Dissertations / Theses: 'Análise numérica'

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Rebelo, Pedro Miguel Vaz. "Análise numérica do punçoamento." Master's thesis, Faculdade de Ciências e Tecnologia, 2011. http://hdl.handle.net/10362/7786.

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Abstract:

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil - Ramo de Estruturas
Neste trabalho é efectuada uma análise numérica para estudar o comportamento de lajes fungiformes sujeitas a esforços de punçoamento. A análise foi realizada recorrendo ao programa OpenSees, que permite realizar análises não lineares com elementos nitos. O estudo baseia-se essencialmente no comportamento não linear de uma laje fungiforme quando sujeita a diferentes tipos de cargas perpendiculares ao plano da laje. Realizou-se uma análise probabilistica quando diferentes tipos de pilares têm uma resistência inferior à resistência ao punçoamento. Esta análise permitiu posteriormente calcular o indíce de abilidade deste tipo de estruturas e avaliar a robustez das mesmas.

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Lima, Luiz Eduardo Melo. "Análise numérica de jatos coaxiais turbulentos." Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais, 2007. http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m17@80/2007/05.07.17.36.

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Abstract:

O entendimento do comportamento de jatos é de extrema importância em diversas aplicações práticas em combustão e propulsão, desse modo, torna-se cada vez mais necessário a realização de análises detalhadas dos parâmetros que influenciam as características deste tipo de escoamento. Este trabalho apresenta um estudo numérico das características de jatos coaxiais turbulentos incompressíveis, baseado na análise da influência da variação na razão de velocidades dos jatos interno e externo e da variação na relação entre os diâmetros dos bocais. As características de jatos turbulentos analisadas neste trabalho são o decaimento da velocidade na linha central, a taxa de espalhamento, o comprimento dos núcleos potenciais, os perfis de velocidade média, a distribuição das tensões de Reynolds, a variação da viscosidade turbulenta, da energia cinética turbulenta e da taxa de dissipação de energia cinética turbulenta. O processo de decomposição de Reynolds, geralmente aplicado a escoamentos incompressíveis, foi utilizado como ferramenta matemática na formulação do escoamento turbulento. Este processo de decomposição fornece as equações de Navier-Stokes com médias de Reynolds. Para o fechamento das equações médias torna-se necessário a modelagem dos termos desconhecidos (tensões de Reynolds) que surgem das não linearidades das equações instantâneas no escoamento médio. No presente estudo, as tensões de Reynolds foram modeladas utilizando diferentes versões do modelo k . A solução numérica das equações foi realizada através da utilização de um aplicativo desenvolvido para solucionar problemas específicos em mecânica do contínuo. Este aplicativo, denominado OpenrFOAM, é uma biblioteca em C + +, de código fonte aberto para Dinâmica dos Fluidos Computacional, que utiliza um método de volumes finitos na discretização das equações. Além da análise dos jatos coaxiais turbulentos foi realizada a análise de um jato simples axissimétrico. Ainda foi realizada a análise de uma configuração de jatos coaxiais com uma razão de áreas entre os bocais similar a de um queimador de chama difusiva tipo Delft. Nesta análise da configuração do queimador, foi considerado bocais coaxiais simples sem a borda entre estes bocais e também a influência da borda entre os bocais. Deste modo, tornou-se possível a obtenção de resultados que foram comparados com trabalhos de outros autores em configurações similares, e o estudo de configurações não disponíveis na literatura, observando as principais diferenças entre elas.
The understanding of the jets behavior is of extreme importance in several practical applications in combustion and propulsion. Therefore, it becomes more and more important the detailed analysis of the parameters that affect the characteristics of this type of flow. This work presents a numerical study of the incompressible turbulent coaxial jets characteristics, based in the analysis of the variation in the velocities ratio of the internal and external jets, and of the variation in the nozzles internal to external diameter relation. The turbulent jets characteristics analyzed in this work are the decay of the centerline speed, the spreading rate, the length of the potential cores, the mean velocity profiles, the Reynolds stress distribution, the variation of turbulent viscosity, the turbulent kinetic energy and the dissipation rate of turbulent kinetic energy. The Reynolds decomposition process, generally applied to incompressible and compressible flows, were used as mathematical tool in the formulation of the turbulent flow. This decomposition process supply the Reynolds Averaged Navier-Stokes equation. For the closing of the mean equations becomes necessary the modeling of the unknown terms (Reynolds stress) that arise due the non linearity of the instantaneous equations in the mean flow. Therefore, it is necessary to use turbulence models to model the Reynolds stress. The numerical solution of the equations were carried through the use of a developed application to solve specific problems in continuous mechanics. This application, called OpenrFOAM, are a C++ library, of open source code for Computational Fluid Dynamics, that uses a finite volume method in the equation discretization. Besides the analysis of turbulent coaxial jets, the numerical analysis of a coaxial jets configuration identical of the axisymmetrical simple jet has also been carried. And also of coaxial jets configuration with a nozzles areas ratio similar of a Delft piloted jet diffusion flame burner, considering simple coaxial nozzles without edge between the two jets and also the influence of the edge between the burner nozzles. As results, it was possible to get results that had been compared with others authors in similar configurations and other results not available in the literature, observing the main differences between them.

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Júnior, Carlos Alberto Ribeiro. "Análise numérica de escorregamento em encostas." Universidade do Estado do Rio de Janeiro, 2011. http://www.bdtd.uerj.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=5526.

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Abstract:

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
O perfeito entendimento de deslizamentos de terra tem sido objeto de grande interesse na engenharia geotécnica há muitos anos. Encostas naturais representam um desafio constante para os engenheiros, mais do que os taludes artificiais. Não é incomum que os escorregamentos causam perdas de vidas humanas e também danos materiais. As informações obtidas a partir de retro-análise de casos históricos, têm servido como uma ferramenta valiosa para a compreensão da estabilidade de taludes. Vale a pena notar que o primeiro método de cálculo de estabilidade de taludes, usando divisão de fatia, foi desenvolvido após um acidente na Noruega. Métodos de estabilidade por Equilíbrio Limite, desenvolvidos no século passado são atualmente utilizados na prática da engenharia. Apesar de suas deficiências, eles provaram ser confiáveis na determinação do Fator de Segurança. A geometria 2D e a abordagem completa da condição saturada são provavelmente as questões mais relevantes dos métodos atuais. A condição do solo não saturado está geralmente presente em taludes naturais e os métodos ignoram a influência da sucção do solo sobre a estabilidade do talude. O desenvolvimento de computadores no meio do século passado, tornaram os cálculos Equilíbrio Limite fáceis de serem executados. Por outro lado, eles não podem explicar a natureza do problema ou prever o comportamento do solo antes da ruptura. A década de 1960 marcou o início do desenvolvimento de programas de computador baseados em métodos numéricos que, entre outros, destaca-se, em geotecnia, a aplicação dos métodos de Elementos Finitos (FEM). Este método é ideal para muitos fins, uma vez que permite a simulação da sequência de construção e também a incorporação de diferentes modelos constitutivos. Este trabalho mostra a influência da sucção sobre a estabilidade de encostas naturais. Uma retroanálise de um escorregamento no Morro dos Cabritos, no Rio de Janeiro, foi feita através de um programa de análise de tensão (Plaxis 2D). Os resultados foram comparados com o FS obtido por programa de Equilíbrio Limite (Slide v5). O efeito de sucção do solo foi incorporada nas análises, através de sua influência sobre os parâmetros de resistência do solo e por diferentes possibilidades de infiltração de água na encosta. Este caso histórico foi estudado anteriormente por Gerscovich (1994), que na época, fez analise de fluxo e estabilidade utilizando um abordagem de Equilíbrio Limite 3D. Os resultados mostraram boa concordância entre a análise de Elementos Finitos e a simulação de Equilíbrio Limite, sem a presença de nível de água. Os resultados confirmaram que foi necessário haver pressões positivas para explicar a ruptura do talude.

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Ferreira, Fernando Fagundes. "Análise estatística do problema da partição numérica." Universidade de São Paulo, 2001. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76131/tde-05112008-131459/.

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Abstract:

Nesta tese apresentamos a abordagem da Mecânica Estatística para o clássico problema de otimização denominado problema da partição numérica (PPN), que é definido como: Dada uma seqüência de N números reais positivos {a1, a2, a3,....aN}, o problema consiste em particioná-los em dois conjuntos complementares, A e Ac, tais que o valor absoluto da diferença da soma dos ais nos dois conjuntos seja minimizada. No caso em que os aj\'s são variáveis aleatórias estatisticamente independentes distribuídas uniformemente no intervalo unitário, este problema NP-completo equivale ao problema de encontrar o estado fundamental de um modelo de Ising antiferromagnético aleatório de alcance infinito. Conseqüentemente, a análise probabilística do PPN pode ser realizada com as ferramentas da Mecânica Estatística de sistemas desordenados. Neste trabalho empregamos a aproximação recozida (annealed) para derivar uma expressão analítica para o limitante inferior do valor médio da diferença para partições tanto com vínculo de cardinalidade quanto sem vínculo para grandes valores de N. Além disso, calculamos analiticamente a fração de estados metaestáveis, isto é, estados que possuem a menor energia mediante todos os vizinhos (estados que diferem pela troca de um único spin). Concluímos a análise da abordagem direta, cujas instâncias .
In this thesis we present a statistical mechanics approach to a classical optimization problem called the number partitioning problem (NPP), which is stated as follows. Given a sequence of N positive real numbers , the number partitioning problem consists of partitioning them into two sets A and its complementary set Ac such that the absolute value of the difference of the sums of aj over the two sets is minimized. In each case in which the aj\'s are statistically independent random variables uniformly distributed in the unit interval, this NP-complete problem is equivalent to the problem of finding the ground state of an infinite range, random antiferromagnetic Ising model. Hence the probabilistic analysis of the NPP can be carried out within the framework of the standard statistical mechanics of disordered systems. In this vein we employ the annealed approximation to derive analytical lower bounds to the average value of the difference for the best-constrained and unconstrained partitions in the large N limit. Furthermore, we calculate analytically the fraction of metastable states, i.e. states that are stable against all single spin flips. We conclude the analysis of the so-called direct approach, in which the instances {ai} are fixed and the partitions are variable, with the analytical study of the linear programming relaxation of this NP-complete integer programming. In the second part of this thesis we propose and explore an inverse approach to the NPP, in which the optimal partitions are fixed and the instances are variable. Specifically, using the replica framework we study analytically the instance space of the number partitioning problem. We show that, regardless of the distribution of the instance entries, there is an upper bound αcN to the number of perfect random partitions (i.e. partitions for which that difference is zero). In particular, in the case where the two sets have the same cardinality (balanced partitions) we find αc =1/2. Moreover, in the case of unbalanced partitions, we show that perfect random partitions exist only if the difference between the cardinalities of the two sets scales like m N-1/2}.

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Inácio, Roberto Alves. "Análise numérica do punçoamento em lajes fungiformes." Master's thesis, Faculdade de Ciências e Tecnologia, 2010. http://hdl.handle.net/10362/5289.

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Villar, Millena Martins. "Análise numérica detalhada de escoamentos multifásicos bidimensionais." Universidade Federal de Uberlândia, 2007. https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/14664.

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Abstract:

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico
The mathematical modeling of multiphase flows involves the interaction between deformable and moving geometries with the fluid in which they are dispersed (immersed). This kind of interaction is present in many practical applications. A common approach to handle these problems is the so called Front-Tracking/Front-Capturing Hybrid Methods. This methodology consists in separating the problem into two domains: an eulerian domain, which is kept fixed and is used to discretize the fluid equations of both phases, and a lagrangian domain, which is used to solve the equations of motion of the interface. Since there is no geometric dependence between these two domains, the method can easily handle moving and deformable interfaces that are dispersed in the flow. Following this line of research, the present work aims to capture accurately details of such flows by resolving adequately the relevant physical scales in time and in space. This can be achieved by applying locally refined meshes which adapt dynamically to cover special flow regions, e.g. the vicinity of the fluid-fluid interfaces. To obtain the required resolution in time, a semi-implicit second order discretization to solve the Navier-Stokes equations is used. The turbulence modeling is introduced in the present work through Large Eddy Simulation. The eficiency and robustness of the methodology applied are verified via convergence analysis, as well as with simulations of one-phase and two-phase flows for several Reynolds numbers. The results of two-phase flows, with one bubble and with multiple bubbles, are presented. The results obtained for a single bubble case are compared with Clift's shape diagram (Clift et al., 1978).
A modelagem matemática de escoamentos multifásicos envolve a interação de geometrias móveis e deformáveis com o meio fluido que as envolve. Este tipo de interação faz parte de uma extensa lista de aplicações. Uma linha proposta para o tratamento num érico deste tipo de problema são os métodos híbridos Front-Tracking/Front-Capturing. Esta abordagem leva à separação do problema em dois domínios distintos (líquido/gás e líquido/líquido), um domínio fixo, euleriano, utilizado para discretizar as equações de ambas as fases, e outro móvel, lagrangiano, usado para as interfaces. Para o presente trabalho, na metologia utilizada, ambos os domínios são geometricamente independentes e não apresentam restrição quanto ao movimento e à deformação da fase dispersa. Seguindo esta linha, no presente trabalho propõe-se capturar detalhes deste de tipo escoamento, resolvendo adequadamente as escalas físicas do tempo e do espaço, utilizando malhas bloco estruturada refinadas localmente, as quais se adaptam dinamicamente para recobrir as regiões de interesse do escoamento (como, por exemplo, ao redor da interface fluido-fluido). Para se obter a resolução necessária no tempo, é usada uma discretização semi-implícita de segunda ordem para solucionar as equações de Navier-Stokes. A modelagem da turbulência é introduzida no presente trabalho via Simulação de Grandes Escalas. A eficiência e a robustez da metodologia implementada são verificadas via análise de convergência do método, bem como a simulação de escoamentos monofásicos e bifásicos para diferentes números Reynolds. São também apresentados resultados para escoamentos bifásicos com uma só bolha assim como para múltiplas bolhas. Os resultados de escoamentos mono-bolhas são comparados com o diagrama de forma de Clift et al. (1978).
Doutor em Engenharia Mecânica

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Barroqueiro, Bruno João da Fonseca. "Modelação e análise numérica de tratamentos térmicos." Master's thesis, Universidade de Aveiro, 2013. http://hdl.handle.net/10773/11740.

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Abstract:

Mestrado em Engenharia Mecânica
O interesse industrial em componentes de elevado desempenho e durabilidade com custos razoáveis levam à necessidade de tratar termicamente os metais. Assim, manipula-se as suas características a fim de obter as propriedades mais convenientes para cada aplicação. Todavia, os tratamentos térmicos podem conduzir à inutilidade da peça devido à produção de campo de tensões residuais ou a distorções excessivas dos componentes. Presentemente não existe um procedimento experimental capaz de prever em tempo real os efeitos indesejáveis que ocorrem durante um tratamento térmico. Consequentemente, as ferramentas numéricas capazes dos prever de forma aproximada torna-se uma opção viável. Assim, o objetivo deste trabalho é contribuir para o conhecimento e utilização de ferramentas numéricas capazes de prever com precisão a evolução do estado termomecânico e metalúrgico de uma geometria quando sujeita a um tratamento térmico. Numa primeira fase, estudam-se as propriedades e características dos materiais, bem como alguns parâmetros numéricos, estabelecendo uma análise crítica para cada um deles. Numa segunda fase, introduz-se uma formulação que contempla efeitos isotrópicos, cinemáticos, viscosos e de crescimento de grão que é implementado numa subrotina de utilizador de um programa numérico de análise pelo Método dos Elementos Finitos. A subrotina usa o método do retorno radial com o objetivo corrigir os níveis de tensão e de deformação viscoplástica sendo que a integração temporal é efetuada de forma implícita. Neste âmbito, procedem-se a ensaios de validação das subrotinas desenvolvidas e à análise do seu comportamento. Numa última fase realiza-se a simulação de têmpera de uma engrenagem. Este ensaio mostra as potencialidades do código implementado e a sua aplicabilidade industrial. Os resultados obtidos nas diferentes simulações estão em concordância com os resultados expectáveis. As subrotinas implementadas no âmbito deste trabalho permitem avaliar as consequências termomecânicas numa geometria quando sujeita a um tratamento térmico.
The industrial interest in high performance components and durability with reasonable costs leads to the need of heat treating metals. So, their characteristics are manipulated in order to obtain the most suitable properties for each application. However, the heat treatment may lead to inutility of the component due to the production of residual stress field or excessive distortion on components. At present there is no experimental procedure able to predict in real time the undesirable effects that occur during a heat treatment. Consequently, the numerical tools capable of predicting it, approximately, become a viable option. The objective of this work is to contribute to the knowledge and use of numerical tools able to accurately predict the thermomechanical and metallurgical evolution of a geometry when subjected to heat treatment. Initially, we study the properties and characteristics of materials as well as some numerical parameters, establishing a critical analysis for each one. The second step introduces a formulation that includes isotropic, kinematic and viscous effects and grain growth. The formulation is implemented in a subroutine for a numerical program using the finite element method. The subroutine uses the radial return method in order to correct the levels of stress and viscoplastic strains and the time integration is made in an implicit way. In this context, validation tests of the developed user subroutines are made and the analysis of their behavior too. The last step performs a quenching simulation of a gear. This experiment shows the potential of the implemented code and its industrial applicability. The results obtained from the different simulations are consistent with the expected results. The implemented user subroutines allow the evaluation of the thermomechanical consequences in the geometry when subjected to heat treatment.

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GUERRA, Alexandre Branco. "Análise numérica do transistor de toco quântico." Universidade Federal de Pernambuco, 2003. https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/5554.

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Abstract:

Made available in DSpace on 2014-06-12T17:40:14Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo7009_1.pdf: 2989804 bytes, checksum: 74c4d7fdefbec47cba00e98667aa95b8 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2003
O continuado desenvolvimento das técnicas de microfabricação tem possibilitado a manufatura de estruturas com dimensões menores do que o comprimento de coerência de fase do elétron, Lo. Com isso tem surgido diversas propostas de novos dispositivos, dentre eles está o transistor estube quântico. Esse transistor consiste de um nanofio cuja condutância apresenta um comportamento oscilatório em função do potencial elétrico aplicado ao estube, o qual funciona como a porta do FET. De uma maneira geral, estas estruturas são classificadas de mesoscópicas e não podem ser descritas pela teoria do transporte semi-clássico usual, pois a natureza ondulatória do elétron tem que ser tomada explicitamente em conta. O potencial aplicado ao estube altera o comprimento efetivo do mesmo e com isso altera o padrão de interferência, mudando a condutância do nanofio. Este fenômeno quântico requer uma voltagem mais baixa e portanto uma menor energia de chaveamento. Além disso, o tamanho reduzido do transistor estube diminui o tempo que o elétron leva para cruzá-la e como conseqüência a sua freqüência de chaveamento pode chegar à faixa de terahertz. Neste trabalho, é examinado o transistor com um, dois ou três estubes, aplicando-se o método recursivo para o cálculo da função de Green. O programa não é específico para esse tipo de dispositivo. Também foi desenvolvida uma interface para facilitar a simulação de outros dispositivos quânticos

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Ribas, Junior Fernando Antonio. "Análise numérica de escoamentos transientes em compressores." Florianópolis, SC, 2004. http://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/87606.

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Abstract:

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica.
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Pereira, Marcelo Luiz. "Análise experimental e numérica de silenciadores dissipativos." reponame:Repositório Institucional da UFSC, 1995. https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/111819.

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Caldas, Rodrigo Barreto. "Análise numérica de pilares mistos aço-concreto." reponame:Repositório Institucional da UFOP, 2004. http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/6199.

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Abstract:

Programa de Pós Graduação em Engenharia Civil. Departamento de Engenharia Civil, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto.D
Submitted by giuliana silveira (giulianagphoto@gmail.com) on 2016-01-20T18:09:31Z No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_AnáliseNuméricaPilares.pdf: 3299931 bytes, checksum: 6905281420ee4e1433ce9d5e3d5d4dca (MD5)
Approved for entry into archive by Oliveira Flávia (flavia@sisbin.ufop.br) on 2016-01-21T15:31:41Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_AnáliseNuméricaPilares.pdf: 3299931 bytes, checksum: 6905281420ee4e1433ce9d5e3d5d4dca (MD5)
Made available in DSpace on 2016-01-22T16:16:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_AnáliseNuméricaPilares.pdf: 3299931 bytes, checksum: 6905281420ee4e1433ce9d5e3d5d4dca (MD5) Previous issue date: 2004
Recentemente, aplicações práticas e pesquisas numéricas e experimentais em estruturas mistas têm crescido grandemente em todo o mundo. Atualmente a norma brasileira voltada para o dimensionamento de estruturas de aço encontra-se em processo de revisão apresentando em seu escopo uma preocupação relevante em relação aos elementos mistos. Em geral, os procedimentos de norma são baseados em hipóteses simplificadoras, o que justifica a necessidade de mais pesquisas sobre a análise desses elementos. O propósito deste trabalho é o desenvolvimento e implementação de procedimentos numéricos voltados para análise de pilares mistos. Primeiramente, um modelo para análise do comportamento de seções arbitrárias é desenvolvido. O modelo permite a consideração de seções genéricas incluindo os pilares mistos mais usuais, como, pilares de seção I envolvidos com concreto e tubulares preenchidos com concreto. Relações momento-curvatura são obtidas, assim como superfícies de interação. Os resultados são validados a partir de dados encontrados na literatura. Em uma segunda etapa, um modelo numérico voltado para a simulação do comportamento de pilares esbeltos com seções genéricas, sujeitos a carregamentos estáticos, é desenvolvido e implementado. O esquema numérico baseia-se em uma formulação de deslocamentos do Método dos Elementos Finitos, sendo capaz de avaliar as não-linearidades física e geométrica. Elementos de barra unidimensionais são utilizados. Vários resultados numéricos e experimentais são utilizados em comparações para a verificação da eficácia do procedimento proposto. Ao final, outros procedimentos numéricos são utilizados para simulação de pórticos e estruturas mistas com o objetivode comprovar a generalidade da formulação. ___________________________________________________________________________________________
ABSTRACT: In recent years, practical application and numerical and experimental research on composite steel-concrete structures have increased strongly around the world. The Brazilian Code for Steel Structures, which is under revision, will bring together the provisions for composite steel-concrete construction, which will certainly improve the understanding about its advantages and applicability. However, several code provisions are based on simplified hypotheses, which justifies the need for more research on the analysis of these elements. The purpose of this work is to develop and implement numerical procedures concerning steel-concrete composite columns. In the first part, a model to predict the behaviour of arbitrary composite sections is developed. The model permits the consideration of generic cross-sections including the most usual composite columns, that is, the concrete encased steel profiles and the concrete filled steel tubes. Some numerical procedures related to cross-sectional analysis are then developed. Momentaxial force-curvature relationships are obtained, as well as biaxial bending interaction surfaces. The results are then verified against the available literature. In the second part, a numerical model to predict the behaviour of slender composite columns of arbitrary cross-section, subjected to static loads, is developed and implemented. The numerical scheme, based on the displacement formulation of the Finite Element Method, is able to account for the physical and geometrical nonlinearities which are typical of these elements. One-dimensional beam-column elements are used. The results are compared to a large set of experimental and numerical data, in order to verify the accuracy and robustness of the proposed numerical scheme. At the end, other numerical experiences with composite frames are presented in order to prove the generality of the formulation.

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Tedesco, Bruna Mota Mendes Silva. "Modelagem numérica de ensaios de enrocamento." reponame:Repositório Institucional da UnB, 2016. http://repositorio.unb.br/handle/10482/22104.

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Abstract:

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2016.
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Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2017-01-06T19:45:11Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_BrunaMotaMendesSilvaTedesco.pdf: 1822645 bytes, checksum: f46092c4686c82beddcea0e461632f24 (MD5)
Made available in DSpace on 2017-01-06T19:45:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_BrunaMotaMendesSilvaTedesco.pdf: 1822645 bytes, checksum: f46092c4686c82beddcea0e461632f24 (MD5)
Um enrocamento é constituído por rocha sã britada e possui comportamento essencialmente discreto. Apesar disso, na maior parte dos casos, os enrocamentos são simulados como meios contínuos. Os parâmetros necessários para execução de um projeto de uma barragem de enrocamento são difíceis de serem determinados devido à dificuldade de manipulação de suas grandes partículas para montagem de amostras, bem como devido à falta de equipamentos em escala suficiente para comportá-las. Assim, o método dos elementos discretos apresenta-se como uma solução para estes problemas, pois trata o enrocamento como um meio discreto e possibilita a realização de ensaios de grande escala de maneira computacional. Os enrocamentos possuem comportamentos complexos que são, na maior parte dos casos, influenciados pelos parâmetros microscópicos da amostra. De modo a analisar a influência desses parâmetros no comportamento macroscópico, reproduziram-se os ensaios de caracterização mecânica dos enrocamentos utilizando o método dos elementos discretos por meio do software de código aberto Yade. Os ensaios reproduzidos foram os ensaios de compressão unidimensional e cisalhamento direto que já haviam sido executados em um granito de baixa resistência em um laboratório anteriormente. Eles mostraram que o parâmetro que possui maior influência sobre o comportamento do material é o módulo de Young das partículas, visto que influencia diretamente as forças nos contatos entre elas. Ângulo de atrito e rigidez a rotação também exercem alguma influência sobre o comportamento, porém de maneira bem mais reduzida. O ensaio de compressão unidimensional foi realizado com e sem quebra, apresentando respostas muito semelhantes entre si, visto que a quebra para o material ensaiado foi insignificante. A utilização do método dos elementos discretos mostrou-se eficaz na representação do comportamento real do material ensaiado. ________________________________________________________________________________________________ ABSTRACT
A rockfill comprises sound rock and behave itself in a manner essentially discrete. Nevertheless, in most cases, rockfills are simulated as continuous medium. The required parameters for a rockfill dam project execution are difficult to be determined due to the difficulty of handling their large particles for mounting samples and the lack of availability of equipment on a sufficient scale to test the enormous samples. Thus, the discrete element method is presented as a solution for these problems because treats rockfills as a discrete medium and allows the achievement of large-scale tests in a computational manner. Overall, rockfills present complex behavior that is, in most cases, influenced by microscopic sample parameters. In order to analyze the influence of the microscopic parameters on the macroscopic behavior, rockfill characterization tests were reproduced using the discrete element method by the open source software Yade. The tests reproduced were the one-dimensional compression test and the direct shear test that already were executed previously in a low resistance granite in laboratory. The tests have shown that the most influent parameter was the Young’s modulus of the particles since it directly influences the forces on the contacts between them. The friction angle and the rotational stiffness also exert some influence on the sample behavior but in a such smaller way. The one-dimensional compression test was carried out with and without breakage having both very similar responses. This happens because the breakage of the particles was negligible. The application of the discrete element method proved effective in the representation of the real behavior of the tested material.

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Castro, Thaís Piva de. "Análise numérica em um ejetor supersônico a gás." Instituto Tecnológico de Aeronáutica, 2010. http://www.bd.bibl.ita.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=1045.

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Abstract:

Os ejetores possuem diferentes aplicações como na propulsão, refrigeração e aeroespacial. Este dispositivo não possui partes móveis e por isso é um equipamento simples, confiável, com potencial de vida longa e pode ser fabricado a um custo relativamente baixo, além disso, podem ser utilizados materiais baratos para sua construção. Por estas razões, pesquisas vêm sendo realizadas com a finalidade de melhorar o desempenho deste dispositivo. O objetivo do presente trabalho é analisar ejetores supersônicos a gás utilizando a ferramenta de CFD (Computational Fluid Dynamic - Dinâmica dos Fluidos Computacional) para estudar os fenômenos físicos, os efeitos da geometria e das condições de operação no escoamento variando os seguintes parâmetros: vazão na entrada secundária, o comprimento e o tipo da câmara de mistura. As equações do modelo matemático (continuidade, quantidade de movimento, energia e modelos de turbulência k-?-realizável e k-?-SST) são resolvidas numericamente empregando o método de volumes finitos. Um estudo com várias malhas foi realizado para garantir independência dos resultados em relação a estas e para validação do procedimento numérico foram utilizados dados experimentais disponíveis na literatura. Os resultados da validação mostraram que o modelo de turbulência k- ?- SST e o esquema de discretização de 1 ordem apresentaram melhor desempenho para reproduzir os dados experimentais disponíveis para este ejetor. Os resultados para o comprimento da câmara de mistura de pressão constante indicam que para este modelo do ejetor, o comprimento ideal encontrado de acordo com uma equação, pois este é influenciado pela vazão na entrada secundária. Outros resultados também mostraram que com o aumento da vazão na entrada secundária, a diferença de pressão entre a saída e a entrada secundária diminui.

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Marinho, Gisele Moraes. "Análise numérica do problema de difusão anômala unidimensional." Universidade do Estado do Rio de Janeiro, 2014. http://www.bdtd.uerj.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=7487.

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Abstract:

A presente dissertação tem como objetivo analisar o comportamento da solução numérica da equação de difusão anômala com distribuição de fluxo bimodal, no regime estacionário, através de dois métodos numéricos. Foram desenvolvidos modelos utilizando o Método de Elementos Finitos e o Método de Volumes Finitos para a solução numérica desta equação. No modelo do Método de Elementos Finitos utilizou-se polinômios cúbicos de Hermite como funções de interpolação. No modelo de Volumes Finitos foi utilizada uma discretização de ordem superior para a avaliação das derivadas da equação em estudo. Em ambos os métodos, os modelos desenvolvidos consideram a utilização de diferentes tipos de condições de contorno para a solução do problema. Foram analisadas as influências de parâmetros da equação, das condições de contorno e do refinamento da malha na solução numérica. Os resultados apresentam a análise de erros da solução numérica através da comparação desta com a solução analítica.

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Rios, Ana Carolina Loyola Caetano. "Análise numérica do fluxo em reservatórios de petróleo." reponame:Repositório Institucional da UnB, 2018. http://repositorio.unb.br/handle/10482/32701.

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Abstract:

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2018.
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Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPQ).
A simulação de reservatórios é uma atividade estratégica da produção de petróleo, feita com o intuito de se estimar a produção, fazer designs e reavaliação de projetos de recuperação, e prever de efeitos mecânicos. A utilidade dos simuladores gera pesquisas em torno da modelagem numérica de reservatórios, de modo a torná-los mais representativos da realidade e mais computacionalmente eficientes. Este trabalho se propõe a revisar os principais métodos e técnicas matemáticas aplicadas na simulação do fluxo multifásico do modelo black oil, alguns dos quais foram implementados em um código para resolução de problemas de fluxo. O fluxo bifásico foi resolvido com a combinação do método dos elementos finitos e do método com volumes de controle centrados no vértice, em um esquema do tipo IMPES. O fluxo não saturado e o modelo black oil foram simulados com o método dos elementos finitos convencional de forma totalmente implícita, sendo que foi proposta a avaliação dos erros utilizando volumes de controle. A estabilidade do método proposto para o tratamento de resíduos na conservação foi analisada. Também foram verificados o efeito do upwind na mobilidade na representação de frentes de saturação e o uso da técnica do tipo pseudogas na descrição do aparecimento de gás pelo modelo black oil. O código implementado foi, então, utilizado na avaliação do comportamento de produção de um reservatório subsaturado, em que foram verificados os efeitos da compressibilidade da rocha e da injeção de água.
Reservoir simulation is strategical in the context of petroleum exploitation, since it provides data for production estimation, design of recuperation projects and prediction of mechanical behavior. For that reason, current researches in the area work on making simulators more computationally efficient and accurate in representing reality. The most popular methods and numerical techniques used in simulation of multiphase and multicomponent flow are reviewed in the present work. A code was developed to simulate unsaturated and two-phase flow and the black oil model. Two-phase flow was solved using the IMPES technique and combined the conventional finite element method with the control volume finite element method. Unsaturated flow and the black oil model were simulated with a fully implicit formulation of the conventional finite element method. The evaluation of errors in mass conservation with the use of control volumes was proposed and the stability of the method of correction of these errors was evaluated. Also, the effects of the upwind in the permeability were observed for the representation of saturation fronts. The efficiency of a technique called pseudogas was evaluated in the representation of gas appearance in the black oil model. Finally, the code was implemented in the analysis of the production behavior of an unsaturated reservoir.

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Sarubi, Rodrigo Cunha. "Análise numérica de um perfil de telha zipada." Universidade Federal de Minas Gerais, 2012. http://hdl.handle.net/1843/PASA-9BMH8H.

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Abstract:

As telhas zipadas são elementos estruturais e de vedação utilizados principalmente para cobertura de edificações. São normalmente fabricadas no canteiro de obras sem limites de comprimento e sua fixação é realizada por meio de clipes especiais encaixados nas emendas laterais das telhas sem perfurá-las. Por esses motivos, as coberturas executadas utilizando telhas zipadas oferecem maior proteção contra infiltração de água, mesmo com pequenas inclinações. Entretanto, devido à complexidade das emendas entre os perfis, é necessário um melhor entendimento sobre o comportamento desses telhados, principalmente quando submetidos à ação do vento (sucção). Neste trabalho foram desenvolvidos dois modelos numéricos para análise do comportamento desses perfis submetidos à ação de pressões similares à sucção provocada pela ação do vento. Esses modelos foram usados para a realização de trinta e duas análises considerando-se as dimensões de um perfil de telha zipada, com a variação dos espaçamentos entre apoios, espessura e duas diferentes propriedades mecânicas para o material. Os modelos foram desenvolvidos utilizando o método dos elementos finitos para análise não linear com o auxílio do programa comercial Abaqus. Os resultados foram comparados com resultados experimentais e também analíticos, encontrados na literatura de acordo com normas americanas e conforme relatórios do fabricante do perfil RW 65. Também foram realizadas comparações dos resultados obtidos aplicando-se as prescrições das normas técnicas brasileiras para o estado limite de serviço, neste caso, flecha máxima admissível. Os resultados das análises também foram comparados entre si para identificar a influência da variação do vão, espessura e material. Tal comparação mostrou que a variação dos parâmetros acima citados não gerou mudanças significativas nos resultados quando os modelos estavam carregados no regime elástico. Entretanto quando o modelo entra no regime plástico, a mudança das propriedades do material se torna mais expressiva. Comparações com estudos analíticos mostram grandes variações nos estados limites de utilização e último devido ás simplificações adotadas para as propriedades efetivas das seções dos modelos. No caso de comparações com modelo experimental, existem limitações para se afirmar uma relação entre experimental e numérico, uma vez que o modelo experimental considerado apresenta diferenças geométricas em relação ao numérico.

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Agostini, Bruno Daniel. "Uma análise experimental de abordagens topológicas aplicadas ao problema do caixeiro-viajante através de otimização por nuvem de partículas." reponame:Repositório Institucional da UFPR, 2015. http://hdl.handle.net/1884/45957.

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Abstract:

Orientador : Prof. Dr. Paulo Henrique Siqueira
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Métodos Numéricos em Engenharia. Defesa: Curitiba, 25/04/2014
Inclui referências : f.86-90
Resumo: O algoritmo do Particle Swarm Optimization (PSO), inspirado em comportamentos sociais naturais é uma metaheurística que tem sido aplicada com sucesso na resolução de problemas de otimização combinatória. Este trabalho tem como objetivo apresentar o algoritmo PSO com busca local e path relinking, que tem apresentados resultados promissores, porém se diferencia de versões anteriores, pois incorpora duas diferentes estratégias. A primeira estratégia se refere à forma de comunicação entre as partículas, sendo propostas as topologias Focal, Von Neumann e Clan. A qualidade das topologias propostas são testadas na comparação com as topologias Global e Local, geralmente utilizadas no algoritmo PSO. A segunda estratégia é a dispersão da nuvem e tem como objetivo procurar melhores regiões no espaço de busca. Tal proposta é validade na aplicação ao Problema do Caixeiro-Viajante.
Abstract: The Particle Swarm Optimization algorithm (PSO), inspired by natural social behavior is a metaheuristic that has been successfully applied in solving combinatorial optimization problems. This work aims to present the PSO algorithm using local search and path relinking, which has shown promising results, but differs from earlier versions, it incorporates two different strategies. The first strategy refers to the means of communication between the particles being proposed Focal, Von Neumann and Clan topologies. The quality of the proposed topologies are tested in comparison with the global and local topologies, typically used in the PSO algorithm. The second strategy is the dispersion of the cloud and aims to seek better regions in the search space. This proposal is valid in application to the Traveling Salesman Problem.

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Musial, Nayane Thais Krespi. "Metodologia Box & Jenkins, modelos arch-garch, redes neurais de camada recorrente e análise de dados em painel na previsão de séries financeiras." reponame:Repositório Institucional da UFPR, 2016. http://hdl.handle.net/1884/46073.

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Abstract:

Orientador : Prof. Dr. Anselmo Chaves Neto
Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Métodos Numéricos em Engenharia. Defesa: Curitiba, 13/12/2016
Inclui referências : f. 115-118
Área de concentração : Programação matetemática
Linha de pesquisa : Métodos estatísticos aplicados à Engenharia
Resumo: Este trabalho tem como objetivo avaliar qual o melhor modelo de previsão do preço das ações da carteira teórica composta pelas empresas integrantes do IBrX-50 entre as técnicas: análise de séries temporais, modelos ARCH-GARCH, redes neurais de camada recorrente ou análise de dados em painel. O ineditismo do trabalho consiste em utilizar o modelo multivariado de análise de dados em painel para prever um conjunto de séries temporais univariadas. Para isso pesquisou-se a literatura relacionada aos modelos de previsão, bem como aquela que tange o mercado acionário e seu mecanismo de funcionamento, foram ainda descritos alguns estudos já realizados nessa área. Em relação aos procedimentos metodológicos foram pesquisadas 20 empresas componentes do índice IBRX-50 listadas na BM&FBovespa desde ao menos 2014 até 2016. A variável utilizada em todas as análises foi o preço de diário de fechamento da ação (portanto dados diários) e o período de análise inicia em 02/01/2004 e encerra em 31/08/2016, sendo que o mês de agosto de 2016 foi destinado às previsões. Ao fazer as previsões com os modelos ARIMA evidenciou-se erros bastante altos, indicando que este modelo não é adequado para a previsão de séries financeiras. Com o intuito de melhorar os resultados encontrados, realizou-se as previsões utilizando modelos ARCH-GARCH e os resultados encontrados melhoraram bastante e passaram a ser satisfatórios. Em relação as previsões utilizando redes de Elman, encontrou-se resultados satisfatórios, tanto quanto com os modelos heterocedásticos. A contribuição do trabalho está nos resultados encontrados para as previsões realizadas com o modelo multivariado de dados em painel. Os resultados foram promissores, melhores do que aqueles encontrados com os três modelos anteriores. Este resultado evidencia que com menos trabalho e de forma mais rápida é possível alcançar previsões mais próximas dos preços observados, o que corrobora com a teoria de Markovitz que prevê a diversificação das carteiras. Em resumo é possível afirmar, que com a realização deste estudo, mostrou-se que o modelo de Dados em Painel foi mais eficiente para prever o preço das ações das empresas analisadas. Palavras-chave: ARIMA. ARCH-GARCH. Redes de Elman. Dados em Painel. Preço de ações. Modelo de Markovitz.
Abstract: The objective of this work is to evaluate the best predictive model of the stock price of the theoretical portfolio composed by the companies integrating IBrX-50 among the techniques: time series analysis, ARCH-GARCH models, recurrent layer neural networks or data analysis On panel. The novelty of the work is to use the multivariate model of panel data analysis to predict a set of univariate time series. In order to do this, the literature related to forecasting models, as well as those related to the stock market and its mechanism of operation, were also described. In relation to the methodological procedures, 20 companies were included in the IBRX-50 index listed on the BM&FBovespa from at least 2014 until 2016. The variable used in all analyzes was the stock closing daily price (thus daily data) and the analysis begins on 01/02/2004 and ends on 08/31/2016, and the month of august 2016 was destined to the forecasts. When making the forecasts with the ARIMA models it was evidenced quite high errors, indicating that this model is not suitable for the prediction of financial series. In order to improve the results found, the predictions were made using ARCH-GARCH models and the results found improved and became satisfactory. Regarding the predictions using Elman networks, satisfactory results were found, as well as with the heterocedastic models. The contribution of the work is in the results found for the predictions made with the multivariate panel data model. The results were promising, better than those found with the three previous models. This result shows that with less work and faster it is possible to reach forecasts closer to observed prices, which corroborates Markovitz's theory of portfolio diversification. In summary, it is possible to affirm that with the accomplishment of this study, it was shown that the Panel Data model was more efficient to predict the stock price of the analyzed companies. Keywords: ARIMA. ARCH-GARCH. Neural Networks. Panel Data. Stock price. Markovitz model.

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Silva, Joyce Rodrigues da. "Problema de dimensionamento de lotes com set up dependente em uma empresa de confecções." reponame:Repositório Institucional da UFPR, 2016. http://hdl.handle.net/1884/46206.

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Abstract:

Orientador : Profª. Neida Maria Patias Volpi
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Métodos Numéricos em Engenharia. Defesa: Curitiba, 07/07/2016
Inclui referências : f.62-64
Área de concentração: Programação matemática
Resumo: O presente trabalho tem como objetivo propor um modelo para representar um problema de planejamento de produção em uma indústria de confecção e escolher um método para encontrar boas soluções. O estudo se inicia com uma pesquisa voltada para os modelos de dimensionamento de lotes, uma pequena revisão de literatura é feita e cada modelo é analisado para comparar as principais diferenças entre eles. Com o objetivo de melhorar o planejamento de produção de uma empresa de confecções, foi adaptado um modelo de dimensionamento de lotes com setup dependente. Para encontrar soluções para o modelo uma matheurística foi proposta. O método híbrido consiste em uma busca tabu pura que combinada com uma metodologia exata retornam boas soluções para o problema. As soluções obtidas pelo método é comparada, quando possível, com as soluções obtidas pela metodologia exata, validando assim o método. O trabalho é finalizado com uma aplicação utilizando dados fictícios, o aplicativo Lingo foi usado para obter uma solução para ser comparada com a solução obtida pela matheurística. Palavras-chaves: dimensionamento de lotes, busca tabu, matheurística.
Abstract: The present work aims to propose a model to represent a problem of production planning in a garment industry and to choose a method to find good solutions. The study begins with a focused research to design models of lots, a small literature review is made and each model is analyzed to compare the main differences between them. With the objective to improve the production planning of a clothing company it has been adapted a model with lots sizing and dependent setup. To find solutions for the model an math heuristic it is proposed. The hybrid method consists in a pure tabu search which combined with a exact methodology return good solutions to the problem. If be possible the solutions obtained by the proposed method, is compared to the solution obtained by the exact methodology, thus validating the method. The work ends with a real application, using the Lingo application to obtain a solution to be compared with the solution by math heuristic. Key-words: lot sizing, tabu search, math heuristic

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Pereira, Maria Carolina Martins. "Emprego de redes neurais artificiais RFB na previsão de nevoeiro no Aeroporto Internacional Afonso Pena." reponame:Repositório Institucional da UFPR, 2016. http://hdl.handle.net/1884/47520.

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Abstract:

Orientador : Prof. Dr. Ricardo C. de Almeida
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Métodos Numéricos em Engenharia. Defesa: Curitiba, 31/08/2016
Inclui referências : f.81-83
Resumo: Restrições de visibilidade severas causadas por nevoeiros são um grande empecilho à aviação, pois podem causar atrasos ou cancelamentos de voos, além de trazerem grandes riscos às operações aéreas. O Aeroporto Internacional Afonso Pena, localizado na cidade de São José dos Pinhais, no estado do Paraná, é o aeródromo brasileiro que mais sofre com estes fenômenos meteorológicos, passando, em média 400 horas por ano impedido de realizar pousos e decolagens. O fenômeno meteorológico nevoeiro caracteriza-se como uma formação densa de gotículas de água, restringindo a visibilidade horizontal a menos de 1000 metros. A previsão do fenômeno nevoeiro desafia meteorologistas ao redor do mundo, pois sua formação, duração e extinção estão entre as previsões meteorológicas mais difíceis de serem realizadas com eficácia. Redes Neurais Artificiais (RNA) são ferramentas computacionais inspiradas no funcionamento do sistema nervoso humano, capazes de identificar padrões e aprender através da experiência. Das diversas configurações existentes, as RNA de Função de Base Radial são especialmente capazes de realizar classificações. Esta configuração de RNA foi adotada para este trabalho por apresentar esta característica. Esta pesquisa objetiva verificar a eficácia do emprego de RNAs na previsão categórica do fenômeno nevoeiro para até três horas, bem como detectar quais as variáveis meteorológicas influenciam mais significativamente na eficácia da previsão. Para tanto, foram utilizadas três RNAs, uma para cada hora de previsão, treinadas independentemente a partir de dados meteorológicos coletados na Estação Meteorológica de Superfície e na Estação Meteorológica de Altitude localizadas no Aeroporto Afonso Pena. A amostra de dados completa compreende o período dos anos de 1997 a 2014. A partir destes dados foi possível realizar uma análise sobre a persistência do fenômeno, bem como realizar estudo climatológico sobre o comportamento das diversas variáveis meteorológicas quando na ocorrência do nevoeiro, a fim de compreender melhor a gênese do evento, e também no intuito de estabelecer um modelo conceitual que auxilie na sua previsão. Além disso, o desempenho destas técnicas de previsão foi comparado ao desempenho da técnica de previsão através de redes neurais, a fim de averiguar-se a eficácia desta última. As RNAs utilizadas para a previsão do fenômeno passaram por diversas fases de treinamento, até se chegar às configurações ótimas, cujos dados de entrada são séries temporais com quatro horas, apenas de dados de visibilidade, e a camada intermediária dispõe de dois neurônios ocultos. A técnica de previsão através de climatologia apresentou razão de falso alarme em torno de 96%, superestimando a ocorrência do fenômeno, aproximadamente, seis vezes; a técnica de previsão através de persistência apresentou índices de desempenho bastante próximos aos apresentados pelas redes neurais; no entanto, a técnica de previsão de nevoeiros através do uso de RNAs alcançou a maior probabilidade de detecção, indicando o desempenho superior desta técnica na previsão do fenômeno nevoeiro para o Aeroporto Afonso Pena.
Abstract: Severe visibility restrictions caused by fog are a major impediment to aviation since they may cause flight delays or cancellations, in addition to bringing serious risks to air operations. The Afonso Pena International Airport, located in the city of São José dos Pinhais, in the state of Paraná, is the Brazilian airport most affected by this weather phenomenon, being, on average, 405,5 hours per year prevented from performing landings and takeoffs. The meteorological phenomenon fog is characterized by a dense formation of water droplets which restricts horizontal visibility to less than 1.000 meters. Fog forecasts challenge meteorologists around the world and its duration and termination are among the most difficult weather forecasts to be effectively made. Artificial Neural Networks (ANN) are computer tools inspired by the functioning of the human nervous system that are able to identify patterns and learn from experience. Among the various existing configurations, the Radial Basis Functions ANNs are especially suitable to perform pattern classification. Such a type of ANN was used in this work due to that characteristic. The major goal of this research is to verify the effectiveness of the use of ANNs in categorical forecast of fog for up to three hours ahead, as well as to detect which meteorological variables have more significant influence on its formation process. For that, three ANNs were used, one for each forecast hour. Each of these ANNs were independently trained with meteorological data collected from the Surface and Upper Air Meteorological Stations located at the Afonso Pena Airport. The full data sample covers the period between 1997 and 2014. From these data, it was possible to perform an analysis of the persistence of the phenomenon as well as a climatological study on the behavior of the several meteorological variables involved in fog occurrence. Those analyses allowed a better understanding of the genesis of the event and the establishment of a conceptual model that helps to forecast the phenomenon. In addition, the performance of such forecast techniques was compared to the performance of the forecast technique through neural networks in order to investigate the effectiveness of the latter. The ANNs used for the forecasts went through several training stages until reaching the optimal configurations, whose input data are four-hour time series of visibility data only, and the intermediate layer has two hidden neurons. The forecast technique through climatology had a false-alarm rate of 96%, overestimating the occurrence of the phenomenon about six times; the forecast technique through persistence had performance indices very close to those showed by the neural networks; however, the fog forecast technique with the use of ANNs reached the highest detection probability, indicating the superior performance of this technique in the forecast of the fog phenomenon for the Afonso Pena Airport.

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Bellon, Holisses. "Formulação do método dos elementos de contorno no domínio aplicado à propagação de ondas unidimensionais com o emprego de subregiões." reponame:Repositório Institucional da UFPR, 2016. http://hdl.handle.net/1884/45690.

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Abstract:

Orientador : Prof. Dr. José Antonio Marques Carrer
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Métodos Numéricos em Engenharia. Defesa: Curitiba, 10/03/2016
Inclui referências : f.44-48
Resumo: O presente trabalho baseia-se na formulação do Método dos Elementos de Contorno para a solução de problemas de propagação de ondas unidimensionais em domínios com diferentes características físicas, utilizando uma solução fundamental independente do tempo. A técnica de subregiões foi utilizada, cada subdomínio tratado como uma subregião. Como o problema é unidimensional, o domínio é constituído por um intervalo único e o contorno por dois nós. A formulação foi validada através da comparação dos resultados com os obtidos pelo Método das Diferenças. Palavras-chave: Método dos Elementos de Contorno, Subregiões, Ondas Unidimensionais.
Abstract: The present work is based on the development of the Boundary Element Method to solve the problem of one-dimensional wave propagation in domains with different physical characteristics. The subregions technique was implemented, thus to each subdomain corresponding a subregion. Since the problem is one-dimensional, the domain consists of a single interval and the boundary is constituted only by the two boundary nodes. The results furnished by the proposed formulation were compared with those from the Finite Diference Method. Key-words: Boundary Element Method, Subregions, Wave Unidimensional.

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Silva, Nathália Cristina Ortiz da. "Aplicação de simulação para análise do makespan devido á inserção e/ou desistência de tarefas no problema de sequeciamento de produção em uma máquina." reponame:Repositório Institucional da UFPR, 2016. http://hdl.handle.net/1884/45051.

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Abstract:

Orientador : Prof. Dr. Cassius Tadeu Scarpin
Coorientador : Prof. Dr. José Eduardo Pécora Júnior
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Métodos Numéricos em Engenharia. Defesa: Curitiba, 17/02/2016
Inclui referências : f.75-77
Área de concentração: Programação matemática
Resumo: A necessidade de aproximar modelos encontrados na literatura a sistemas dinâmicos tem motivado grande parte das pesquisas recentes. O presente trabalho aborda o problema de sequenciamento de produção em uma única máquina com o objetivo minimizar o instante de término de processamento de todas as tarefas neste sistema produtivo, ou seja, minimizar o makespan. Neste processo, a geração de novos eventos que ocorram durante o sequenciamento representa a aleatoriedade constatada em problemas reais de produção. Os eventos citados podem ser classificados em tarefas a serem reinseridas no processo de acordo com a ocorrência de novos pedidos ou desistência de pedidos por decisão dos clientes. Uma simulação é criada para tal procedimento. Nele, características como quais tarefas serão reavaliadas ao longo do sequenciamento e em que momento as mesmas ocorrem são consideradas dados estocásticos. A partir destas informações, a simulação é aplicada a um modelo de Programação Linear Inteira Mista (MILP) e também a heurísticas, cujos resultados são comparados ao encontrado no modelo exato. Cinco cenários foram criados para tal avaliação: apenas inserções, mais inserções do que desistências, chegadas e saídas de pedidos em uma mesma proporção, mais desistências do que inserções e, por fim, apenas desistências. Os testes computacionais foram implementados em Visual Basic Studio e obtidos pelo software CPLEX. As respostas obtidas mostram que o conjunto de modelos exatos de cada teste gerado, fornece o melhor resultado dentre os métodos propostos para todos os testes realizados. Palavras-Chave: Minimização do makespan. Re-sequenciamento em uma única máquina. Simulação. Inserção e/ou desistência de novos pedidos.
Abstract: The need to approximate models found in literature to dynamic systems has motivated a large part of recent researches. This paper addresses the production-scheduling problem on a single machine in order to minimize the total processing time of all tasks in this production system, called makespan. In this process, the generation of events that occur during sequencing, represents the randomness observed in real production problems. The mentioned events can be classified into tasks to be reinserted in the process according to new orders, or withdrawal of requests by customer decision. A simulation is created for such procedure. In it, variables such as which tasks will be reassessed throughout the sequence and at what time they occur are considered stochastic data. From this information, the simulation is applied to a Mixed Integer Linear Programming model (MILP) and some heuristics, whose results are compared to that found in the exact model. Five scenarios were designed for this evaluation: Only inserts, more inserts than withdrawals, arrival and departure of requests in balance, more withdrawals than insertions and, finally, only withdrawals. The computational tests were implemented in Visual Basic Studio and optimized using the CPLEX software. The responses show that the set of the exact models of each generated test provides the best results among the proposed methods for all the tests. Keywords: Makespan minimization. Rescheduling in a Single Machine. Simulation. Insertion and/or withdrawal of new orders.

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Furuzato, Eduardo Dobashi. "Paralelização híbrida de uma formulação clássica do método dos elementos de contorno." reponame:Repositório Institucional da UFPR, 2014. http://hdl.handle.net/1884/38042.

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Abstract:

Orientador : Prof. Luiz Alkimin de Lacerda
C-orientador : Prof. Manoel Theodoro Fagundes Cunha
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Métodos Numéricos em Engenharia. Defesa: Curitiba, 10/12/2014
Inclui referências
Área de concentração: Mecânica Computacional
Resumo: Nos últimos vinte anos, a pesquisa na área do método dos elementos de contorno tem produzido implementações que permitem computação paralela eficiente e alocação de memória em vários ambientes computacionais. No entanto, existe um legado de várias décadas de programas científicos, muitos desses ainda usados na solução de problemas específicos de engenharia, que não se beneficiam dessas ideias. O presente trabalho descreve o processo de paralelização de um programa baseado na formulação clássica do Método dos Elementos de Contorno para problemas de potencial tridimensionais. O resultado desse processo é um programa com paralelismo híbrido e áreas de armazenamento de dados locais. Testes de larga escala são efetuados para validar cada etapa do processo e a eficiência das modificações introduzidas são avaliadas e comparadas com a abordagem original. Palavras-chave: Método dos Elementos de Contorno, Paralelização Híbrida, Problemas de Potencial, Balanceamento de Carga Adaptativo
Abstract: For the past twenty years, research on the boundary element method has produced implementations that allow the efficient parallel computation and memory allocation for a variety of hardware configurations. However, there remains several decades of legacy scientific programs, currently in use for the solution of specific engineering problems, that do not benefit from these ideas. The present work describes the process of parallelization of a legacy program, originally based on the classical boundary elements formulation for three-dimensional potential problems. The result of the process is a program with hybrid parallelism and data cache. Large scale tests are performed in order to validate each step of the process, the efficiency of the modifications is evaluated and compared with the original approach. Keywords: Boundary Element Method, Hybrid Parallelization, Potential Problems, Adaptive Load Balance

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Gevert, Vania Gryczak. "Segmentação automática de estruturas pélvicas de imagens de tomografia computadorizada para planejamento da radioterapia de câncer de próstata." reponame:Repositório Institucional da UFPR, 2017. http://hdl.handle.net/1884/47342.

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Abstract:

Orientador : Prof. Dr. Volmir Eugênio Wilhelm
Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Métodos Numéricos em Engenharia. Defesa: Curitiba, 05/04/2017
Inclui referências : f. 100-111
Resumo: Nos últimos anos, o aumento da incidência de casos de câncer de próstata vem se tornando um desafio para a ciência médica. Uma das modalidades de tratamento é a radioterapia de intensidade modulada, IMRT, que permite conformar o feixe de dose de radiação em imagens de duas ou três dimensões. Uma das fases do planejamento consiste na segmentação das imagens das estruturas de interesse, tais como tumores e órgãos nobres e saudáveis, que é realizada manualmente, tarefa que demanda tempo do especialista, limitando o número de planejamentos efetuados. Dessa forma, é proposto um algoritmo de segmentação automática para as estruturas de interesse da região pélvica masculina de imagens de tomografia computadorizada (TC) para o planejamento da radioterapia de câncer de próstata. Neste trabalho foram utilizadas 300 imagens de TC no padrão DICOM, que correspondem a 10 exames de pacientes. Na segmentação das estruturas de interesse, realizou-se um pré-processamento das imagens (filtragem), em seguida, aplicou-se o método de segmentação Region Growing. Para a segmentação automática da região pélvica masculina utilizando o método Region Growing é necessário a escolha dos pixels sementes, que na maioria dos casos, é realizada observando a imagem e selecionando manualmente um ponto na região de interesse que se quer segmentar. O objetivo é que esses pontos sejam escolhidos de forma automática, sem a interferência do observador. Para isso, é proposto um algoritmo de busca de pixels sementes (ABS) para a segmentação automática da região pélvica masculina, isto é, as regiões de cabeça de fêmur direita e esquerda, bexiga e reto, considerados tecidos nobres para a etapa de planejamento da radioterapia. A tese contou com o envolvimento de profissionais do Hospital Erasto Gaertner, que forneceram as imagens segmentadas manualmente dos pacientes em tratamento para que fosse realizada a comparação com a segmentação automática. Verificou-se que o algoritmo de Region Growing com lançamento automático de sementes teve um índice de similaridade médio, considerando todos os exames estudados de 81;46% para a bexiga e de 60;10% para o reto, e tempo computacional médio de 21,16 segundos. Obteve-se bons resultados confirmados pela equipe de física-médica do hospital Erasto Gaertner. Por conseguinte, a utilização de sistemas assistidos por computador torna-se necessário para superar a demora nesta etapa do planejamento da radioterapia, com uma redução significativa do tempo necessário para a segmentação. Palavras-chave: planejamento da radioterapia, segmentação de imagens, region growing, algoritmo ABS.
Abstract: In past years, prostate cancer incidence is growing, and become a challenge for medical science. Intensity modulated radiotherapy, IMRT, is one of the treatment modalities that allow a radiation dose to be conformed into two or three dimensions images. One of the planning stages consists in interest structures segmentation, such as tumors, and healthy and noble organs, which is manually performed, a task that requires specialist time, and limits the number of accomplished plannings. This way, an algorithm for automatic segmentation is proposed to identify interest structures in the male pelvic region, by using computed tomography (CT) images for prostate cancer radiotherapy planning. For this job we used 300 CT images in DICOM standard, that correspond to 10 patients exams. In interest structures segmentation, it was performed an image pre-processing (filtering), and then, it was applied a segmentation method known as Region Growing. To use Region Growing method for male pelvic region automatic segmentation, it's required to choose seed pixels, which in most cases, it's performed by observing the image, and manually selecting one point in the interest region segmentation. The goal is for these points to be chosen automatically, without the observer's interference. For this purpose, a pixels selecting algorithm (ABS) is proposed for an automatic segmentation of the male pelvic region, which covers right and left femur head regions, urinary bladder, and rectum organ, all of them considered as noble tissues for this stage of radiotherapy planning. The thesis had involvement with Hospital Erasto Gaertner staff, that provided manual segmented images from patients under treatment, in order to perform comparison against automatic segmentation. It was possible to verify that the algorithm for growing regions with automatic seed lauching had a mean index similarity, considering all studied exams of 81;46% for the bladder, and 60;10% for rectum organ, and the average computational time of 21,16 seconds. Good results were obtained, confirmed by the Medical physics team of Erasto Gaertner Hospital. Therefore, the use computer-aided systems become necessary in order to overcome the delay in this stage of planning for the radiotherapy, with a significant time reduction needed for the segmentation. Keywords: radiotherapy planning, images segmentation, region growing, ABS algorithm.

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Joner, Sander. "Proposta de modelo matemático para produção e teste de funcionalidade em ambiente de máquinas." reponame:Repositório Institucional da UFPR, 2017. http://hdl.handle.net/1884/47373.

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Orientadora : Profª. Neida Maria Patias Volpi
Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia e Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Métodos Numéricos em Engenharia-Programação Matemática. Defesa: Curitiba, 10/04/2017
Inclui referências : f. 104-109
Resumo: Este trabalho está baseado nos estudos de modelos matemáticos para problemas de dimensionamento e sequenciamento de lotes existentes na literatura. Com base nesses trabalhos foi proposto um modelo matemático envolvendo um ambiente produtivo com máquinas distintas em paralelo em um setor de uma indústria que sincroniza dois estágios do ambiente operacional, ou seja, a produção e o teste de funcionalidade com estoque intermediário. O primeiro estágio consiste num ambiente onde ocorre a produção de itens em várias máquinas paralelas distintas. O segundo é formado por fornos de teste nos quais são simuladas situações climáticas adversas de modo a testar o funcionamento dos itens fabricados.É proposto um modelo matemático para auxílio no processo de gestão das ordens de produção, de modo a determinar em quais máquinas bem como em que ordem os itens serão produzidos no primeiro estágio, de modo a reduzir custos de produção neste estágio, bem como atender ao melhor aproveitamento possível dos fornos de teste, evitando a operação destes contendo espaços ociosos e controlando os estoques intermediários. É importante fazer um sincronismo na linha de produção durante o planejamento da produção, para evitar excessos de estoques e paradas de máquinas, reduzindo assim custos desnecessários. Devido à busca pela minimização de custos, torna-se necessário sempre que possível, utilizar ao máximo a capacidade dos fornos, buscando atender às demandas previstas para o horizonte de planejamento. Para validação do modelo, propõe-se uma aplicação com dados genéricos obtidos de uma empresa fabricante de inversores, o qual é resolvido com uso do software CPLEX e as heurísticas Relax-and-Fix e Fix-and-Optimize. Nos testes realizados a heurística Relax-and-Fix teve um desempenho melhor em cenários onde a quantidade de subproblemas foi maior. O modelo pode ser aplicado em outros ambientes industriais com características similares, como por exemplo, no processo de montagem de um computador ou de um refrigerador, entre outros. Palavras-chaves: Dimensionamento e Sequenciamento de Lotes. Estoques Intermediários. Teste de Funcionalidade.
Abstract: This work is based on the studies of mathematical models for problems of dimensioning and sequencing of lots existing in the literature. Based on these works, a mathematical model involving a productive environment with distinct machines in parallel was proposed in a sector of an industry that synchronizes two stages of the operational environment, that is, the production and the test of functionality with intermediate stock. The first stage consists of an environment where the production of items occurs in several different parallel machines. The second is formed by test furnaces in which adverse weather conditions are simulated in order to test the operation of the manufactured items. A mathematical model is proposed to aid in the process of the management of the production orders, in order to determine in which machines as well as in which order the items will be produced in the first stage, in order to reduce production costs at this stage, as well as to take care of the best possible use of the test furnaces, avoiding the operation of these containing idle spaces and controlling the intermediate stocks. It is important to synchronize the production line during production planning to avoid overstocking and downtime, thus reducing unnecessary costs. Due to the search for cost minimization, it is necessary, whenever possible, to make maximum use of the furnace capacity, in order to meet the demands for the planning horizon. To validate the model, it is proposed an application with generic data obtained from an inverter manufacturer, which is solved using the CPLEX software and the Relax-and-Fix and Fix-and-Optimize heuristics. In the tests performed the Relax-and-Fix heuristic performed better in scenarios where the number of subproblems was greater. The model can be applied in other industrial environments with similar characteristics, for example, in the process of assembling a computer or a refrigerator, among others. Key-words: Lot Sizing and Scheduling. Intermediate Stocks. Functionality Test.

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Inouye, Rafael Toshio. "Impacto da assimilação de dados observacionais no prognóstico de tempo com o modelo WRF." reponame:Repositório Institucional da UFPR, 2014. http://hdl.handle.net/1884/37236.

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Orientador : Prof. Dr. Maurício Felga Gobbi
Co-orientador : Prof. Dr. Leonardo Calvetti
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Métodos Numéricos em Engenharia. Defesa: Curitiba, 23/10/2014
Inclui referências
Resumo: Fenômenos meteorológicos severos, tais como linhas de instabilidade e convecções com forçantes dinâmicas, causam muitos prejuízos socioeconômicos, por isso o conhecimento desses eventos são relevantes para prever desastres a tempo de minimizar seus impactos. Os modelos numéricos de previsão de tempo de mesoescala são inicializados a partir de condições iniciais e de contorno de um modelo global. Dados locais como dados de radar e de estações meteorológicas são inseridos nos modelos numéricos por meio de um complexo processo de assimilação de dados. O pacote Weather Research and Forecasting model Data Assimilation system (WRFDA) é capaz de assimilar diversas fontes de dados observacionais permitindo a utilização de informações locais para a simulação de eventos de difícil previsão. Quatro estudos de casos foram feitos a fim de avaliar duas metodologias de assimilação de dados locais com o uso do sistema WRFDA. Os prognósticos de tempo em mesoescala (fenômenos na ordem de centenas de quilômetros) foram obtidos com o modelo numérico WRF em resolução de 3km. A assimilação influenciou o modelo nas primeiras 3h de modelagem, melhorando a simulação de fenômenos convectivos quando o mesmo era detectado nas imagens de Radar. O baixo custo computacional torna sua implementação operacional viável. Palavras-chave: Assimilação, Assimilação de dados, RADAR, WRFDA, WRF, Previsão de curto prazo.
Abstract: Severe weather phenomena such as squall lines and deep convection with dynamic forcings causes many socioeconomic damages, so the knowledge of these events are relevant to predict disasters in time to minimize their impacts. Mesoscale atmospheric numerical models are initialized from initial and boundary conditions from a global model. Local data such as radar data and weather stations are assimilated in numerical models througha complex process of data assimilation. The Weather Research and Forecasting model Data Assimilation System (WRFDA) package is capable of assimilating diverse sources of observational data allowing the use of local information for the simulation of events that are difficult to forecast. Four case studies were performed to assess two methodologies of local data assimilation using the WRF system. Mesoscale forecasts (order of hundreds of kilometers) was performed with the WRF numerical model in high resolution (model grid less or equal to 3km). The first 3 hours of forecast were affected by the assimilation, improving the simulation of convective phenomena specially when it was detected by Radar. The low computational cost makes its implementation feasible. Palavras-chave: Assimilation, Data Assimilation, RADAR, WRFDA, WRF, Short Term Forecast.

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Chaves, Isabella Andreczevski. "Análise da confiabilidade estrutural em dutos sujeitos à corrosão através de um intervalo de confiança para o índice de confiabilidade e probabilidade de falha pela técnica Bootstrap." reponame:Repositório Institucional da UFPR, 2015. http://hdl.handle.net/1884/37971.

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Orientador : Prof. Dr. Roberto Dalledone Machado
Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Métodos Numéricos em Engenharia. Defesa: Curitiba, 04/02/2015
Inclui referências
Resumo: A aplicação do método de simulação Monte Carlo, na confiabilidade estrutural, exige a geração de amostras dos vetores aleatórios, compostos pelas características de carga e resistência do sistema estrutural, a serem usados no cálculo da equação de estado limite. A geração do vetor de variáveis aleatórias envolvidas na análise da confiabilidade estrutural nem sempre tem uma estrutura correlacionada. Sendo assim, este trabalho apresenta um algoritmo de geração de observações amostrais de um vetor aleatório preservando a sua estrutura original de covariância adequado para o método de simulação Monte Carlo. Além disso, o presente estudo tem como finalidade desenvolver a aplicação de algumas das técnicas de confiabilidade estrutural em dutos sujeitos à corrosão, de modo a avaliar a probabilidade de falha, que até o momento é obtida como um resultado pontual e que pode apresentar um intervalo de variabilidade. Assim, após a obtenção dos dados da inspeção de avaliação do duto, este trabalho também propõe construir um intervalo de confiança Bootstrap para a probabilidade de falha. Para isso foi desenvolvido um programa experimental para a geração de observações amostrais de um vetor aleatório com vetor médio e matriz de covariância preservando a sua estrutura de correlação. E, também, a construção de um intervalo de confiança para a probabilidade de falha. Neste trabalho, foram estudados dutos de transporte de petróleo, gás, etanol e derivados de petróleo, assim como as técnicas de confiabilidade estrutural. Algumas destas técnicas foram aplicadas em dados reais para avaliar a probabilidade de falha, pf. A introdução da técnica Bootstrap possibilitou a obtenção da estimativa da probabilidade de falha, pontualmente e por intervalo, bem como do índice de confiabilidade, quando está associado ao método FORM. É importante ressaltar que os dados reais das duas corridas disponíveis não verificaram a distribuição especificada. Dessa forma, a aplicação do Bootstrap tornou-se bastante interessante. A aplicação da confiabilidade estrutural em dutos foi estudada e o destaque é o uso do método de simulação Monte Carlo associado ao Bootstrap pela simplicidade e o cálculo não depender de suposição sobre a natureza das distribuições de probabilidade das variáveis envolvidas, consequentemente, não se depende da suposição de Nataf. E, ainda, as avaliações dos parâmetros são razoáveis por ponto e por intervalo, uma vez que se tem medida da variabilidade das estatísticas. Os métodos estudados foram aplicados em duas corridas do PIG, uma era conhecida como uma situação de segurança e, portanto, com probabilidade de falha diminuta. Já a outra, sabia-se que recebeu manutenção, porém não se tinha uma medida da sua probabilidade de falha. Os resultados da aplicação dos métodos mostraram-se compatíveis com essas informações. O programa experimental poderá fornecer resultados quase que imediatamente após a obtenção, em campo, dos dados de inspeção (por PIG instrumentado) em dutos sujeitos à corrosão e poderá ser útil às empresas que prospectam e transportam petróleo e seus derivados quanto à decisão de enviar equipes de reparos a pontos críticos de dutos. Palavras-chave: Dutos. Corrosão. PIG. Probabilidade de Falha. Intervalo Bootstrap.
Abstract: The application of Monte Carlo simulation method, in structural reliability, requires the generation of samples of random vectors composed by load characteristics and resistance of the structural system to be used in the calculation of the limit state equation. The generation of the vector of random variables involved in the analysis of structural reliability does not always have a correlated structure. Therefore, this work presents an algorithm for generating sample observations of a random vector preserving its original covariance structure suitable for the method of Monte Carlo simulation. Furthermore, this study aims to develop the application of some of the techniques of structural reliability of pipelines subject to corrosion, in order to assess the probability of failure that so far is obtained as a punctual result and can provide a range of variability. So after getting the inspection data evaluation pipeline, this work also proposes to construct a Bootstrap confidence interval for the probability of failure. For this proposal an experimental program for generating random observations of the vector preserving its correlation structure was developed and also, the construction of a confidence interval for the probability of failure. In this work transport pipelines for oil, gas, ethanol and oil products were studied, as well as the techniques of structural reliability. Some of these techniques have been applied in real data to evaluate the probability of failure, pf. The experimental program will provide results almost immediately after getting on field inspection data (instrumented by PIG) in pipelines subject to corrosion. The introduction of the technique known as Bootstrap is made and is possible to obtain the estimate of the probability of failure, punctually and by interval, as well as the reliability index, to the form when it is associated FORM method. Importantly, the actual data of the two runs available not verified the specified distribution. Thus, the application of the Bootstrap became quite interesting. The application of structural reliability in pipelines was studied and the highlight is the use of Monte Carlo Method for the simplicity associated with the Bootstrap and the calculation does not depend on assumptions about the nature of the probability distributions of the variables involved, thus not dependent on the assumption Nataf. And also, the evaluation of the parameters is reasonable point and range, since it has the statistical measure of variability. The methods studied were implemented in two runs of the PIG, a known as the security situation and therefore likely to fail small. The other was already known that received maintenance, but did not know its probability of failure. The results of applying the methods were compatible with this information. The development of an experimental program can be useful to companies prospecting and transport oil and its derivatives on the decision to send repair crews to critical points of pipelines. Key words: Pipelines. Corrosion. PIG. Probability of Failure. Bootstrap Interval.

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Melo, Adriano Rodrigues de. "Método dos elementos de conservação espacial-temporal de alta ordem e alta resolução para a solução de problemas hiperbólicos." reponame:Repositório Institucional da UFPR, 2017. http://hdl.handle.net/1884/49415.

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Abstract:

Orientadora : Profª. Drª. Liliana Madalena Gramani
Coorientadora : Profª. Drª. Eloy Kaviski
Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Métodos Numéricos em Engenharia. Defesa: Curitiba, 03/08/2017
Inclui referências : p. 113-121
Resumo: Esta tese aborda o desenvolvimento de esquemas numéricos explícitos por meio do método dos elementos de conservação espacial-temporal aplicados em problemas hiperbólicos. O método, desenvolvido originalmente para leis de conservação de primeira ordem no tempo, é estendido a equações com derivadas de segunda ordem temporal e aplicado à equação da onda. Para o caso da onda elástica unidimensional sob condições de contorno naturais ou essenciais, um esquema numérico com resposta analítica foi obtido. Uma classe de problemas de ondas não-lineares unidimensionais foi estudada e soluções do tipo D'Alembert foram construídas. No sentido de ampliar a estratégia ao caso bidimensional, uma formulação híbrida foi construída ao utilizar-se, conjuntamente, a Transformada de Fourier. Desenvolveu-se, também, esquemas de alta ordem para a solução numérica das equações hiperbólicas de Saint-Venant em uma e duas dimensões. A estratégia para o aumento de ordem consiste em aumentar o grau dos polinômios presentes nas funções de base, o que resultou em um esquema com precisão de terceira ordem. Os vários experimentos numéricos realizados demonstram a eficiência dos esquemas desenvolvidos, sobretudo no que tange a problemas com descontinuidades e formação de choque, como o caso não-linear. Palavras-chaves: Método de Conservação Espacial-Temporal. Equações Hiperbólicas. Esquema de Alta Ordem e Alta Resolução. Volumes de Controle.
Abstract: This thesis addresses the development of explicit numerical schemes using the space-time conservation element and solution element method applied to hyperbolic problems. The method, developed for first-order conservation laws, is extended to equations with second-order temporal derivatives and applied to the wave equation. For the one-dimensional elastic wave under natural or essential boundary conditions, a numerical scheme with analytical properties was obtained. A class of one-dimensional nonlinear wave problems was studied and D'Alembert type solutions were constructed. In order to extend the strategy to the two-dimensional case, a hybrid formulation was constructed using the Fourier Transform. High-order schemes are also developed for the numerical solution of the one- and two-dimensional Saint-Venant equations. The strategy to increase order consists of considering polynomials of higher degrees in the base functions, which resulted in a third order accuracy scheme. The numerical experiments performed demonstrate the efficiency of the developed schemes, especially with regard to problems with discontinuities and shock formation, such as the nonlinear case. Key-words: Space-Time Conservation Element and Solution Element Method. Hyperbolic Equations. High Order and High Resolution Numerical Schemes. Control Volumes.

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Solheid, Bruno dos Santos. "Aplicações da análise dimensional no método fluxo-gradiente e na teoria de renovação superficial." reponame:Repositório Institucional da UFPR, 2017. http://hdl.handle.net/1884/52642.

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Abstract:

Orientador : Prof. Nelson Luís da Costa Dias
Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Métodos Numéricos em Engenharia. Defesa: Curitiba, 30/04/2017
Inclui referências : f. 75-81
Resumo: Nesse texto foi apresentado um estudo sobre os processos de transferência de massa e energia em sub-camadas interfaciais. Na primeira parte do estudo a análise dimensional foi utilizada para propor grandezas adimensionais relevantes ao método fluxo gradiente. A parametrização clássica para o comprimento de rugosidade foi ajustada para os dados obtidos no lago de Itaipu. O parâmetro de Charnock encontrado apresentou uma ordemm de grandeza a mais que o parâmetro usual para corpos de água profundos. Com o parâmetro de Charnock ajustado foi possível determinar parametrizações para os comprimentos de rugosidade para escalares. Os números adimensionais relevantes foram obtidos através da análise dimensional sem fazer uso da teoria de renovação superficial (TRS). Formas mais gerais que as apresentadas na literatura foram sugeridas para o número de Dalton interfacial e um modelo baseado na TRS para o transporte de momentum na sub-camada interfacial da atmosfera foi apresentado. Na segunda parte do texto a análise dimensional foi utilizada para integrar diferentes resultados experimentais apresentados na literatura associada à teoria de renovação superficial. Primeiramente uma forma para a distribuição de idades foi deduzida analiticamente através dos valores da taxa de renovação obtidos na literatura associada à simulação numérica direta (na sigla em inglês DNS). A distribuição de probabilidade resultante pertence à família de distribuições de Halphen tipo A, família essa nunca antes sugerida como distribuição de idades. O próximo passo foi a utilização da análise dimensional para adequar a TRS aos valores do tempo médio de contato (t) apresentados recentemente na literatura. Por último, todos os resultados apresentados na literatura associada à TRS foram reunidos em um conjunto de equações fechados ao se especificar o número de Reynolds de rugosidade Re0. Palavras-chave: comprimentos de rugosidade, parâmetro de Charnock, teoria de Monin-Obukhov, fluxos superficiais.
Abstract: In this text a study was presented on the transfer processes of mass and energy in interfacial sub-layers. In the first part of the study, the dimensional analysis was used to propose dimensionless quantities relevant to the gradient flow method. The classical parameterization for the roughness length was adjusted for the data obtained in the Itaipu lake. The Charnock's parameter found was of an order of magnitude higher than the usual parameter for deep water bodies. With Charnock's parameter adjusted it was possible to determine parameterizations for the roughness lengths for scalars. The relevant dimensionless numbers were obtained through dimensional analysis without making use of the Surface Renewal Theory (TRS). More general forms than those presented in the literature were suggested for the Interfacial Dalton number and a TRS-based model for the transport of momentum in the atmospheric sub-layer was shown. In the second part of the text the dimensional analysis was used to integrate different experimental results presented in the literature associated with the Surface renewal theory. First, a form for the Age distribution has been deduced analytically through the measured renewal rate obtained in the literature associated with direct numerical simulation (DNS). The resulting probability distribution belongs to the family of Halphen distributions type A, family never before suggested as age distribution. The next step was the use of dimensional analysis to adjust the TRS to the values of the mean contact time (t) recently presented in the literature. Finally, all the results presented in the literature associated with the TRS were collected in a closed set of equations by specifying the Roughness Reynolds number Re0. Keywords: momentum roughness, Charnock's parameter, Monin-Obukhov Theory, surface fluxes.

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Petroli, Thamara. "Condicionamento do problema de autovalores obtido do método de elementos finitos generalizados na dinâmica de estruturas." reponame:Repositório Institucional da UFPR, 2016. http://hdl.handle.net/1884/45757.

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Abstract:

Orientador : Prof. Dr. Marcos Arndt
Coorientador : Prof. Dr. Roberto Dalledone Machado
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Métodos Numéricos em Engenharia. Defesa: Curitiba, 06/06/2016
Inclui referências : f.100-105
Resumo: Sabe-se que o Método dos Elementos Finitos (MEF) é uma importante ferramenta utilizada na análise dinâmica de estruturas, principalmente pelos bons resultados apresentados. O Método dos Elementos Finitos Generalizados (MEFG), é uma extensão do MEF, que tem por característica trabalhar com espaços de aproximações locais, que consistem em funções, não necessariamente polinomiais, que apresentam informações sobre a solução da equação diferencial a ser resolvida. Ao aplicar métodos numéricos na análise de vibrações livres de estruturas, a solução numérica recai em um problema de autovalores e autovetores generalizado. Mesmo o MEFG apresentando excelentes resultados para o problema de autovalores generalizado com soluções mais precisas do que os refinamentos h e p do MEF, em alguns casos, obtém-se autovalores negativos, dependendo da precisão empregada nas rotinas computacionais. Sendo assim, este trabalho propõe uma análise da sensibilidade gerada pela construção numérica das matrizes de massa e rigidez do MEFG para o caso de vibração livre de barra e viga de Euler Bernoulli. São aplicados também outros métodos de enriquecimento e comparados os resultados, a fim de verificar se o número de condição da matriz de massa, pode ser empregado como uma medida de sensibilidade do método numérico utilizado. Palavras-chave: Condicionamento. Problema de Autovalores Generalizado. Método dos Elementos Finitos Generalizados. Análise dinâmica.
Abstract: It is known that the Finite Element Method (FEM) is an important tool used in the dynamic analysis of structures, mainly by the good results presented. The Generalized Finite Element Method (GFEM) is an extension of the FEM whose feature work spaces with local approaches, consisting of functions, not necessarily polynomial, which present information about the solution of the differential equation to be solved. By applying numerical methods in the analysis of free vibrations of structures, the problem is reduced to numerical solution of a generalized eigenvalue problem. Even GFEM showing excellent results for generalized eigenvalue problem and more accurated solutions than h and p FEM refinements, in some cases, negative eigenvalues are obtained, depending on the precision used in computer routines. Thus, this work proposes a sensitivity analysis generated by the numerical construction of the mass and stiffness matrices of GFEM in case of free vibration bar and Euler Bernoulli beam problems. Other enrichment approaches were also applied comparing the results in order to verify that the condition number of mass matrix can be employed as a measure of sensitivity of the used numerical method. Keywords: Conditioning. Generalized Eigenvalue Problem. Generalized Finite Element Method. Dynamic Analysis.

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Schenekemberg, Cleder Marcos. "Uma proposta de modelo matemático para o problema de carregamento de mútiplos contêineres heterogêneos com restrições adicionais." reponame:Repositório Institucional da UFPR, 2015. http://hdl.handle.net/1884/38201.

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Abstract:

Orientador : Prof. Dr. Cassius Tadeu Scarpin
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Métodos Numéricos em Engenharia. Defesa: Curitiba, 27/02/2015
Inclui referências : fls. 95-103
Área de concentração: Programação matemática
Resumo: Neste trabalho apresenta-se uma proposta de resolução para o problema de carregamento de múltiplos contêineres heterogêneos. Estes problemas consistem em empacotar caixas retangulares ortogonalmente e sem sobreposição dentro de contêineres, de modo a otimizar o valor total das caixas carregadas em um número limitado de contêineres ou maximizar a ocupação do espaço disponível. Tem-se como objetivo apresentar uma abordagem por meio de um modelo de programação linear inteira 0-1 capaz de considerar restrições práticas comumente encontradas em situações reais. Considerações de separação de itens, carregamento completo de grupos de caixas, estabilidade vertical e múltiplas orientações das caixas são descritas. Estas considerações, embora apareçam com grande frequência em situações reais, raramente são tratadas em trabalhos correlatos. Cenários foram modelados como problemas de programação linear por meio de um algoritmo em linguagem de programação e o solver CPLEX, com parâmetros default, foi utilizado para resolvê-los. Ao todo, trezentos e dezesseis problemas foram resolvidos com casos da literatura e dados gerados aleatoriamente. Os resultados obtidos mostram que, apesar do modelo proposto se limitar a resolver apenas problemas relativamente simples, o mesmo descreve de modo apropriado as considerações tratadas. Palavras-chave: Problema de carregamento de contêineres. Restrições práticas. Modelagem matemática.
Abstract: In this work we present a proposal to solve the multiple heterogeneous container loading problem. These problems consist of packing orthogonally and without overlap rectangular boxes inside containers of available space, in order to optimize the total value of loaded boxes or to maximize the occupation. The objective of this work is to present an approach through a 0-1 integer linear programming model able to consider practical constraints usually found in real situations. Considerations of separations of items, complete shipment, vertical stability and multiple orientations of the boxes are described. Although these considerations appear frequently in real situations, some often are rarely treated in related work. Scenarios were modeled as linear programming problems by using an algorithm in a programming language and the CPLEX solver with default parameters was used to solve them. Three hundred sixteen problems were solved with instances of literature and data generated randomly. The results show that the model is able to solve only relatively simple problems, however, it describes appropriately the treated considerations. Key-words: Container loading problem. Practical constraints. Mathematical Modelling.

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Portela, Cibele Cornejo Jacinto. "Associação do método dos elementos de contorno a um algoritmo híbrido para análise inversa de elasticidade em dutos." reponame:Repositório Institucional da UFPR, 2017. http://hdl.handle.net/1884/47746.

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Abstract:

Orientador: Prof. Dr. Luiz Alkimin de Lacerda
Coorientadora: Profª. Drª. Amanda Jarek
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Métodos Numéricos em Engenharia. Defesa: Curitiba, 21/03/2017
Inclui referências
Resumo: O transporte do petróleo e gás constitui uma importante etapa na cadeia produtiva do setor petrolífero e os dutos desempenham um papel fundamental como meio de transporte, interligando portos, refinarias, áreas de produção e centros consumidores. Tendo em vista a importância dos dutos, este trabalho teve como objetivo desenvolver duas ferramentas que realizam uma análise inversa para obtenção de condições de contorno e da localização onde atuam. Essa análise inversa é feita por meio de um processo de otimização tendo como restrições as informações obtidas de monitoramentos distribuídos no duto que, neste trabalho, são simuladas por meio de uma análise direta. A modelagem numérica desenvolvida consistiu na resolução de dois problemas: um problema direto, no qual o Método dos Elementos de Contorno (MEC) é usado para obtenção dos deslocamentos e forças de superfície distribuídas na estrutura; e um problema inverso, no qual dois modelos de otimização foram realizados através do desenvolvimento de duas ferramentas. A primeira utiliza o método dos Algoritmos Genéticos (AGs), minimizando os resíduos entre as deformações relativas calculadas e "monitoradas" até que se obtenha a configuração que satisfaça os valores impostos como referência. A segunda possui uma abordagem híbrida na qual associa os Algoritmos Genéticos com o Método de Newton-Raphson (MNR) para a realização da análise inversa. As ferramentas se mostraram eficientes apresentando resultados aproximados dos esperados, porém o Método Híbrido (MH), comparado com o de uso apenas do Algoritmo Genético (AG), exigiu um menor custo computacional e apresentou resultados com maior rapidez e precisão. Esse estudo poderá contribuir na verificação da integridade da estrutura, na previsão de possíveis consequências como vazamentos e no auxílio na tomada de decisão sobre operacionalidade de dutos. Palavras-chave: Método dos Elementos de Contorno, Elasticidade, Algoritmo Genético, Análise Inversa, Método de Newton-Raphson.
Abstract: The transportation of oil and gas is an important step in the oil industry's and the pipelines play a key role as a means of transportation, interconnecting ports, refineries, production areas and consumer centers. Considering the importance of the pipelines, this work had the objective of developing two tools that perform an inverse analysis to obtain contour conditions and their location. This inverse analysis is done by an optimization process having as restrictions the information obtained from monitoring distributed in the pipeline that, in this work, are simulated through a direct analysis. The numerical modeling developed consisted of solving two problems: a direct problem in which the Boundary Element Method is used to obtain the displacements and surface forces distributed in the structure; and an inverse problem, in which two optimization models were realized through the development of two tools. The first one uses the Genetic Algorithm Method, minimizing the residuals between the calculated and monitored relative deformations, until the configuration that satisfies the values imposed as reference is obtained. The second has a hybrid approach in which it associates the Genetic Algorithms with the Newton-Raphson Method for performing the inverse analysis. The tools proved to be efficient with approximate results, but the Hybrid Method, compared to the use of the Genetic Algorithm alone, required a lower computational cost and presented results with greater speed and accuracy. This study may contribute to the verification of the integrity of the structure, the prediction of possible consequences such as leaks and the aid in decision making on pipeline operability. Keywords: Boundary Element Method, Elasticity, Genetic Algorithm, Inverse Analysis, Newton- Raphson Method.

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Candido, Lilian Caroline Xavier. "Modelo matemático e algoritmo meta-heurístico para o problema de roteamento de veículos com frota heterogênea fixa e restrições de carregamento bidimensional." reponame:Repositório Institucional da UFPR, 2016. http://hdl.handle.net/1884/49484.

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Abstract:

Orientadora : Luzia Vidal de Souza
Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Métodos Numéricos em Engenharia. Defesa: Curitiba, 05/08/2016
Inclui referências : f. 97-102
Resumo: Os problemas integrados de roteamento e carregamento de veículos tratam simultaneamente de dois importantes problemas de otimização combinatória: o Problema de Roteamento de Veículos e o Problema do Bin Packing. Neste trabalho estudou-se o Problema de Roteamento de Veículos com Frota Heterogênea Fixa e Restrições de Carregamento Bidimensional (2L-HFFVRP - Two Dimensional Loading Heterogeneous Fixed Fleet Vehicle Routing Problem), cujo objetivo consiste em encontrar o conjunto de roteiros de mínimo custo a ser realizado por uma frota limitada de veículos de diferentes capacidades e custos, determinando ainda o arranjo geométrico da carga nos veículos, considerando os itens de demanda dos clientes e as superficies de carregamento dos veículos elementos retangulares. Além das restrições clássicas do problema de roteamento de veículos e das restrições geométricas do carregamento, considerou-se a restrição do carregamento sequencial, que garante que seja possível descarregar os itens de um cliente sem a necessidade de movimentação dos itens dos clientes que serão atendidos posteriormente no roteiro. Foi desenvolvida uma formulação matemática para o 2L-HFVRP, validada por experimentos computacionais que mostraram que a formulação proposta e capaz de representar matematicamente o problema, no entanto e possível obter soluções ótimas em tempo computacional aceitável apenas para problemas consideravelmente pequenos. Também foi proposto um algoritmo meta-heurístico baseado em Simulated Annealing e Busca Local para resolução do 2L-HFFVRP, que utiliza um conjunto de métodos heurísticos para determinar o carregamento dos veículos. O desempenho deste algoritmo foi testado sobre instancias geradas a partir das instancias da literatura, e observou-se que, embora as soluções obtidas não sejam ótimas, o algoritmo consegue encontrar boas soluções em um tempo computacional aceitável. Palavras-chaves: Roteamento de veículos. Carregamento bidimensional. Frota heterogênea fixa. Simulated Annealing.
Abstract: Integrated vehicle routing and loading problems treat two important combinatorial optimization problems: the Vehicle Routing Problem and the Bin Packing Problem. In this work the Two-Dimensional Loading Heterogeneous Fixed Fleet Vehicle Routing Problem is studied. This problem aims at finding a set of routes of minimum cost to be performed by a limited fleet of vehicles of different capacities and costs, also determining the loading of items into vehicles, once customers demands bidimensional items. Besides the classical constraints of vehicle routing problem and geometric loading restrictions, the sequential loading constraint, that ensures that items of a customer should be unloaded without handling items of other customers, is also considered. A mathematical model for 2L-HFFVRP was developed, and validated by computational experiments, that show the proposed model can represent mathematically the problem, although it is possible to find optimal solutions in acceptable computational time just for small problems. A metaheuristic algorithm based on Simulated Annealing and local search is proposed for solving 2L-HFFVRP, and uses a pack of heuristics to generate vehicles loading. The performance of this algorithm was tested on instances generated from the instances of literature, and it was observed that although the solutions obtained are not optimal, the algorithm can find good solutions in an acceptable computational time. Key-words: Vehicle Routing. Two-dimensional loading. Heterogeneous fixed fleet. Simulated Annealing.

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Oliveira, Crisiane Rezende Vilela de. "Uma abordagem para resolução do problema de transporte com custo fixo." reponame:Repositório Institucional da UFPR, 2017. http://hdl.handle.net/1884/51263.

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Abstract:

Orientador : Prof. Dr. Arinei Carlos Lindbeck da Silva
Coorientador : Prof. Dr. Gustavo Valentim Loch
Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Métodos Numéricos em Engenharia. Defesa: Curitiba, 20/06/2017
Inclui referências : f. 69-78
Resumo: O Problema de Transporte com Custo Fixo (PTCF) é uma classe da Programação Linear (PL), em que o custo total de envio de um produto, de uma origem para um destino, é composto por um custo unitário de transporte, proporcional à quantidade de itens enviados, e um custo fixo, associado à abertura da rota. O PTCF é NP-hard e além disso possui uma característica que à medida que a diferença entre o valor do custo unitário e o do custo fixo aumenta, o tempo computacional sofre alteração, piorando o desempenho. A base de problemas gerada por Sun, em 1998, foi adotada para realizar os testes computacionais. Após revisar alguns métodos da literatura, as heurísticas HEUR-1, HEUR-2, KOWA e HEUR-3 foram desenvolvidas e implementadas, utilizando estrutura de árvores e com otimização em relação ao cálculo das variáveis duais. Após realizar os testes computacionais, os métodos desenvolvidos foram comparados entre si constatando-se a superioridade de HEUR-3. A seguir, HEUR-3 foi comparado com BT, GIP, CORE2 e CORE3, que são métodos da literatura utilizados para resolver o PTCF além de comparar o desempenho com o solver Gurobi. Para todos os testes foi definido como critério de parada o tempo limite de 120 segundos. Cabe ressaltar que HEUR-3 e BT são heurísticas puras enquanto GIP, CORE2 e CORE3 fazem uso de um solver em determinado momento da rotina. Os valores obtidos para o PTCF em cada método da literatura e solver aqui citados, juntamente com HEUR-3, são analisados e discutidos parte a parte. A conclusão dessa tese mostra que HEUR-3 é superior quando comparado ao solver GUROBI e aos métodos BT, CORE2 e CORE3, o que não ocorre apenas com relação à técnica GIP. Palavras-chave: Heurística, implementação computacional, Gurobi.
Abstract: The Fixed Charge Transportation Problem (FCTP) is a Linear Programming (LP) class, whereby the total shipping cost of a product, from a source to a destination, consists of a unit transportation cost, proportional to the amount of sent items and a fixed charge associated with the opening of the route. The FCTP is NP-hard and has a characteristic in which, as far as the difference between the value of the unit cost and the fixed charge increases, the computational time changes, worsening the performance. The base of problems generated by Sun, in 1998, was adopted to perform the computational tests. Following the review of some literature methods, the heuristics HEUR-1, HEUR-2, KOWA and HEUR-3 were developed and implemented, using a tree structure and with optimization in relation to the calculation of dual variables. After executing the computational tests, the developed methods were compared to each other, confirming the superiority of HEUR-3. Next, HEUR-3 was compared to BT, GIP, CORE2 and CORE3, which are literature methods used to solve the FCTP, in addition to compare the performance with the Gurobi solver. For all tests, the timeout of 120 seconds was set as stop criterion. It should be noted that HEUR-3 and BT are pure heuristics while GIP, CORE2 and CORE3 make use of a solver at a given moment of the routine. The values obtained for the FCTP in each of the literature methods and solver listed here, together with HEUR-3, are analyzed and discussed side by side. The conclusion of this thesis shows that HEUR-3 is superior when compared to the GUROBI solver and with BT, CORE2 and CORE3 methods, which does not only occur merely to the GIP technique. Keywords: Heuristic, computational implementation, Gurobi.

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Scuciato, Raphael Fernando. "Análise dinâmica de vigas Euler-Bernoulli pelo método dos elementos de contorno utilizando soluções fundamentais dependentes do tempo." reponame:Repositório Institucional da UFPR, 2014. http://hdl.handle.net/1884/37711.

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Abstract:

Orientador : Prof. José Antonio Marques Carrer
C-orientador : Prof. Luiz Alkimin de Lacerda
Anexo Cd-Rom
Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Métodos Numéricos em Engenharia. Defesa: Curitiba, 07/11/2014
Inclui bibliografia
Área de concentração: Mecânica computacional
Resumo: O presente trabalho trata da solução da equação de Euler-Bernoulli para flexão dinâmica de vigas através do Método dos Elementos de Contorno utilizando soluções fundamentais dependentes do tempo. Inicialmente, são apresentadas uma breve revisão da teoria de vigas de Euler-Bernoulli e as soluções analíticas utilizadas como referência. A seguir, é introduzida a solução fundamental dependente do tempo e são discutidas algumas de suas propriedades. Na sequência, a formulação integral do problema é deduzida a partir da técnica de resíduos ponderados e são propostas três implementações numéricas diferentes. Finalmente, os resultados numéricos obtidos através dos códigos computacionais desenvolvidos com base nas implementações numéricas propostas são comparados de maneira gráfica às soluções analíticas adotadas. Palavras-chave: Análise dinâmica. Vigas de Euler-Bernoulli. Método dos Elementos de Contorno. Soluções fundamentais dependentes do tempo.
Abstract: This work is concerned with the solution of the Euler-Bernoulli equation for dynamic bending of beams through the Boundary Element Method with time-dependent fundamental solutions. Initially, a brief review of the Euler-Bernoulli beam theory and the analytical solutions used as reference are presented. Next, the time-dependent fundamental solution is introduced and some of its properties are discussed. In the sequence, the integral formulation is developed by using a weighted residuals technique and three different numerical implementations are proposed. Finally, the numerical results obtained with the computational codes based on the proposed numerical implementations are graphically compared with the adopted analytical solutions. Keywords: Dynamic analysis. Euler-Bernoulli beams. Boundary Element Method. Time-dependent fundamental solutions.

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Santana, André Fernandes. "Simulação computacional da distribuição de usuários em sistemas de transporte coletivo via autômatos celulares." reponame:Repositório Institucional da UFPR, 2015. http://hdl.handle.net/1884/41974.

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Abstract:

Orientador : Prof. Dr. Eloy Kaviski
Co-orientadora : Profª. Drª. Liliana Madalena Gramani
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Métodos Numéricos em Engenharia. Defesa: Curitiba, 13/11/2015
Inclui referências : f.65-67
Resumo: Neste trabalho apresenta-se uma abordagem microscópica da distribuição de usuários no sistema de transporte público de Curitiba - PR, em particular a linha Ligeirão Boqueirão. Uma linha direta expressa que liga o bairro Boqueirão ao centro de Curitiba, por vias exclusivas. Verifica-se que os usuários superlotam esta linha embora existam alternativas com capacidade ociosa. O objetivo do trabalho é propor um modelo computacional para analisar a distribuição dos usuários no Terminal Boqueirão, utilizando autômatos celulares para estimar o tempo médio de embarque do passageiro. O estudo de caso aborda a superlotação da linha Ligeirão Boqueirão e investiga a percepção dos usuários sobre as rotas alternativas do sistema. Para elaborar o modelo, dados foram coletados no Terminal Boqueirão empregando as seguintes pesquisas: visual, horária e de opinião. Ao final da dissertação é aberto um leque de trabalhos futuros, tanto para graduação como para pós-graduação. Palavras-chaves: Transporte Coletivo, autômatos celulares, simulação computacional, distribuição de frequência acumulada, BRT.
Abstract: The present work brings up a microscopic approach to the distribution of users in the public transportation system of the municipality of Curitiba-PR, with focus on "Ligeirão Boqueirão", a semi-express bus line that operates between Boqueirão district and the Downtown through an exclusive lane. It is verified that users overload Ligeirão Boqueirão line, although there exist some alternative lines with idle capacity. The object of the present work is to propose a computational model to analyze users distribution over Boqueirão Bus Terminal using cellular automata to estimate the average time users take to get onboard. The case study addresses the overload in Ligeirão Boqueirão and investigates users' perception about alternative lines. Visual, schedule and opinion researches were made in order to gather data to build the model. At the end, a sort of future work opportunities to undergraduate and graduate studies are presented. Key-words: Public transportaion, cellular automata, computational simulation, cumulative frequency distribution, BRT.

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Spengler, Hellen Cristina 1993. "Algoritmo de evolução diferencial com parâmetros auto-adaptativos aplicado ao problema de alocação de confiabilidade-redundância." reponame:Repositório Institucional da UFPR, 2017. http://hdl.handle.net/1884/47745.

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Abstract:

Orientador: Prof. Dr. Gustavo Valentim Loch
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Métodos Numéricos em Engenharia. Defesa: Curitiba, 14/02/2017
Inclui referências
Resumo: Os problemas de otimização combinatória, atualmente, recebem grande atenção nas pesquisas acadêmicas e aplicações. As primeiras pesquisas, a partir da década de 1940, limitavam-se a resolução de problemas de programação linear, mas a evolução computacional nas décadas seguintes expandiu os estudos para problemas inteiros e também para não-lineares. Dentre os problemas não-lineares inteiro-misto, destaca-se o problema de alocação de confiabilidade-redundância. As características deste problematornam sua resolução difícil, mesmo para pequenas instâncias. Logo, durante as últimas décadas foram propostas diversas técnicas para sua resolução, muitas dessas utilizando e adaptando abordagens de metaheurísticas evolutivas. Nesse grupo, destaca-se o algoritmo de Evolução Diferencial, por sua simplicidade e bom desempenho. Porém, ainda que eficaz, apresenta algumas deficiências, em relação a existência de parâmetros fixados inicialmente em seus operadores. Assim, se tornando uma tarefa extra a escolha desses parâmetros, sendo diferente a cada problema. Nesse âmbito, foram apresentadas propostas de usar algoritmos que auto-adaptassem os parâmetros. Neste trabalho toma-se como foco o algoritmo de Evolução Diferencial com Mutação Auto-adaptativa (SaMDE). O algoritmo SaMDE foi proposto recentemente em (SILVA, 2010), e até então não tem muitas aplicações divulgadas na literatura. É de conhecimento que sua convergência embora eficaz, precisa ser melhorada. Logo, a presente dissertação propõe uma versão híbrida com o algoritmo de Busca por Enxame de Partículas (PSO), para agregar vantagens ao processo de busca do SaMDE, com o objetivo de melhorar o desempenho e a convergência do algoritmo SaMDE para o problema de alocação de confiabilidade-redundância. Tanto a versão híbrida quanto o SaMDE foram aplicados a exemplos clássicos da literatura para o problema de alocação de confiabilidade-redundância, sendo para o sistema em série, série-paralelo e complexo. A versão híbrida proposta apresentou melhora, comparada ao algoritmo SaMDE, no caso de problemas em série e complexo. Ambas obtiveram convergência próxima aos melhores resultados conhecidos na literatura. Palavras-chave: Evolução Diferencial, Auto-adaptação, Alocação de redundância-confiabilidade.
Abstratc: Combinatorial optimization problems are currently receiving great attention in academic research and applications. The first researches, from the 1940s, were limited to solving linear programming problems, but computational evolution in the following decades expanded the studies to whole problems as well as to non-linear ones. Among the non-linear integer-mixed problems, the problem of reliabilityredundancy allocation is highlighted. The characteristics of this problem make its resolution difficult, even for small instances. Therefore, during the last decades several techniques have been proposed for their resolution, many of them using and adapting approaches of evolutionary metaheuristics. In this group, the Differential Evolution algorithm stands out for its simplicity and good performance. However, although effective, it presents some deficiencies, in relation to the existence of parameters to be initially set in its operators. Thus, it becomes an extra task to choose these parameters, being different to each problem. In this context, the proposal came up to use algorithms that would auto-adapt the parameters. This work focuses on the algorithm of Differential Evolution with Auto-adaptive Mutation (SaMDE). The SaMDE algorithm was recently proposed in (Silva, 2010), and until then has not many applications published in the literature. It is well known that its convergence, although effective, needs to be improvedTherefore, this work proposes a hybrid version with the Particle Swarm Search algorithm (PSO), to add advantages to the search process of SaMDE, with the objective of improving the performance and convergence of the SaMDE algorithm for the allocation problem of Reliabilityredundancy. Both the hybrid version and the SaMDE were applied to classic examples of the literature for the problem of reliability-redundancy allocation, being for serial, parallel-series and complex systems. The proposed hybrid version presented improvement, compared to the SaMDE algorithm, in the case in series and complex. Both obtained convergence close to the best results known in the literature. Key-words:Differential Evolution, Self-adaptation, Allocation of redundancyreliability.

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Pinotti, Carolina de Almeida Santos. "Desafios na aplicação de Particle Swarm Optimization em um problema de planejamento de produção de uma olaria." reponame:Repositório Institucional da UFPR, 2017. http://hdl.handle.net/1884/52836.

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Abstract:

Orientadora : Profª. Drª. Neida Maria Patias Volpi
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Métodos Numéricos em Engenharia. Defesa: Curitiba, 03/03/2017
Inclui referências : p. 75-76
Resumo: O presente trabalho tem como objetivo principal verificar a aplicabilidade de uma math-heurística em um problema de Planejamento de Produção de uma indústria de tijolos. Foi escolhida a metaheurística Particle Swarm Optimization (PSO) para a aplicação no problema. Depois de realizada uma revisão bibliográfica acerca do assunto percebeu-se que são encontrados poucos trabalhos que aplicam um PSO discreto em um problema de planejamento de produção, o que motivou o trabalho. A math-heurística será aqui a combinação do PSO com a metodologia exata Branch-and-Bound. A combinação deve-se ao fato de que a aplicação proposta é feita com um PSO discreto, ou seja, a matriz possui somente entradas inteiras. O uso do PSO discreto fez com que fosse proposta a utilização de uma metodologia exata para que a função objetivo do problema fosse encontrada, sendo que esta depende da distribuição das quantidades a serem produzidas e esses valores, por sua vez, são encontrados com base na matriz discreta que está sendo movimentada pelo PSO. O problema proposto possui preservação da preparação, capacidade (tempo limite de produção) e demanda a ser atendida. A preservação da preparação é o que dificulta a resolução do problema por heurísticas (como o Greedy-Mod) e também faz com que se encontrem muitas infactibilidades. Os desafios encontrados na aplicação dessa proposta não foram poucos. Merece uma maior discussão a codificação e representação das soluções, tratamento de infactibilidades nas soluções iniciais e na movimentação da nuvem. Estes problemas geraram alto custo computacional. Sugere-se uma tentativa de mudança na forma de aplicação (para a utilização de um PSO contínuo), de forma que as infactibilidades sejam reduzidas e o tempo computacional melhorado. Palavras-chaves: PSO. Planejamento de Produção. Olaria. Metodologia exata. Branch-and- Bound.
Abstract: The present work has as main objective to verify the applicability of a math-heuristic in the Production Planning of a brick industry. The Particle Swarm Optimization (PSO) metaheuristic was chosen for the application in the problem. After a bibliographical review about the subject, it was noticed that not too many works were found that apply a discrete PSO in a problem of production planning, one of the reasons that motivated this work. The math-heuristic will be the combination of the metaheuristic PSO with the Branch-and-Bound exact methodology (performed by an optimizer). The combination is due to the fact that the proposed application is made with a discrete PSO, that is, the matrix to be moved has only discrete inputs. The use of discrete PSO has meant that the use of an exact methodology is proposed so that the objective function of the problem is found, which depends on the distribution of the quantities to be produced and these values, in turn, are found based on the discrete matrix that is being moved by the PSO. The proposed problem has preservation of the preparation, capacity (time limit of production) and demand to be met. Preservation of the preparation is what makes it difficult to solve the problem by heuristics (such as Greedy-Mod) and also causes many infeasibilities. Deserves a further discussion the codification and representation of solutions, treatment of infeasibilities in the initial solutions and in the movement of the swarm. These problems generated a high computational cost. An attempt is made to change the manner of application (for the use of a continuous PSO), so that the infeasibilities are reduced and the computational time improved. Key-words: PSO. Production Planning. Brickyard. Exact methodology. Branch-and-Bound.

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Almeida, Diego Cadena de. "Análise isogeométrica baseada no uso das T-Splines aplicada a problemas da elasticidade linear bidimensional." reponame:Repositório Institucional da UFPR, 2017. http://hdl.handle.net/1884/52841.

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Abstract:

Orientador : Prof. Roberto Dalledone Machado, D.Eng
Coorientador : Prof. Marcos Arndt, D.Sc
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Métodos Numéricos em Engenharia. Defesa: Curitiba, 15/09/2017
Inclui referências : f.127-132
Resumo: Neste trabalho é estudada a Análise Isogeométrica (AIG) baseada no uso das T-splines aplicada a problemas da elasticidade linear bidimensional. Para auxiliar na implementação do método é feito o uso de uma técnica denominada de estruturação de dados baseado na extração de Bézier. Além disso, o software Rhino é utilizado em conjunto com um plugin que, além de permitir a aplicação das T-splines dentro do próprio software, torna possível a obtenção dos dados necessários para as análises numéricas. A AIG baseada nas T-splines é aplicada em problemas de chapas sob tração, no problema de uma viga circular com deslocamento prescrito e no problema de uma barragem sob pressões hidrostáticas. As taxas de convergências das soluções desses problemas são analisadas e também são comparadas com os resultados obtidos via Análise Isogeométrica baseada em NURBS, via Método dos Elementos Finitos, e para o caso da barragem, através do software ABAQUS. Concluindo o trabalho, são apresentadas as vantagens e desvantagens encontradas nessas análises quanto ao uso das T-splines. Palavras-chaves: Análise Isogeométrica. NURBS. T-splines. Extração de Bézier.
Abstract: In this work Isogeometric Analysis (IGA) based on T-splines applied to two dimensional elasticity problems is studied. For the method implementation a technique called data structures based on Bézier extraction is used. Moreover, the Rhino software is used in conjunction with a plugin that, besides allowing the aplication of T-splines within the software, makes it possible to obtain the necessary data to numerical analysis. The IGA based on T-splines is applied to the problems of a plates under tension, a circular beam with prescribed displacement and a dam under hydrostatic pressures. The solution convergence rate are analyzed and compared with results obtained by Isogeometric Analysis based on NURBS, by Finite Element Method, and for the dam case, by software ABAQUS. Concluding this work, the advantages and disadvantages about the use of T-splines found in this analysis are presented. Key-words: Isogeometric Analysis. NURBS. T-splines. Bézier Extraction.

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Brito, Junior Geraldo Carvalho. "Análise dinâmica de mancais radiais para suporte ao monitoramento da saúde estrutural de hidrogeradores de grande porte." reponame:Repositório Institucional da UFPR, 2017. http://hdl.handle.net/1884/52770.

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Abstract:

Orientador : Prof. Dr. Roberto Dalledone Machado
Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Métodos Numéricos em Engenharia. Defesa: Curitiba, 06/10/2017
Inclui referências : f. 164-169
Resumo: O monitoramento da condição baseado na análise de vibrações é a aplicação mais bem-sucedida do monitoramento da saúde estrutural em máquinas rotativas. A técnica é amplamente utilizada nos diversos ramos da indústria, quase sempre com uma abordagem baseada no reconhecimento de padrões. O advento de um defeito é detectado e diagnosticado, ainda em estágio incipiente, pela análise da alteração do comportamento vibratório típico da máquina. A taxa de sucesso dessa abordagem é mais elevada em máquinas rotativas padronizadas, produzidas em larga escala. Hidrogeradores de grande porte são máquinas verticais de baixa rotação, dotadas de mancais hidrodinâmicos de segmentos oscilantes, produzidas em quantidades reduzidas e sob medida, para atender as características específicas da usina hidrelétrica em que serão instaladas. Essas particularidades, somadas à importância estratégica intrínseca dos hidrogeradores de grande porte, justificam uma análise mais aprofundada no monitoramento da saúde estrutural dessas máquinas. Outros fatores acentuam essa necessidade, como comprovam as observações experimentais realizadas no conjunto de 20 hidrogeradores de 700 MW da UHE Itaipu, em operação há mais de três décadas. Inúmeras das observações que foram analisadas no presente estudo mostram que o comportamento vibratório de hidrogeradores saudáveis pode sofrer alterações significativas, repentinas e imprevisíveis, perturbando ou dificultando a aplicação das técnicas usuais do monitoramento da saúde estrutural baseado na análise de vibrações. Essas alterações são originadas principalmente por mudanças nas condições operativas dos mancais radiais, causadas por agentes externos como o campo eletromagnético do gerador, a temperatura da água do rio e o empuxo hidráulico da turbina. Tais alterações podem gerar discrepâncias entre as predições teóricas e a análise experimental do comportamento dinâmico de hidrogeradores, originando incertezas em parâmetros importantes como os coeficientes de amortecimento e de rigidez dos mancais. Os próprios modelos computacionais utilizados para avaliar o comportamento dinâmico dos hidrogeradores são colocados sob suspeita. Nesse contexto, o presente trabalho desenvolve e apresenta alguns modelos matemáticos para apoiar o monitoramento da saúde estrutural baseado na análise de vibrações. Dentre os modelos citados destacam-se: (a) um modelo hidrodinâmico para a determinação das rigidezes de mancais de segmentos oscilantes; (b) um modelo de dois graus de liberdade para a estimativa experimental dessas rigidezes; e (c) um modelo de dez graus de liberdade para a análise do comportamento dinâmico de hidrogeradores, em condições normais de operação ou na presença dos defeitos mais frequentes. A aplicação dos modelos desenvolvidos aos hidrogeradores da UHE Itaipu apresentou resultados satisfatórios, mostrando o acerto da proposta. Palavras-chave: Mancais radiais. Análise dinâmica de mancais. Monitoramento da saúde estrutural. Análise de vibrações. Hidrogeradores. UHE Itaipu.
Abstract: Vibration-based condition monitoring is the most successful application of structural health monitoring to rotating machines. This technique is widely applied in several branches of the industry, almost always using an approach based on pattern recognition. The advent of a damage is detected and diagnosed, still in an incipient stage, by the analysis of the changing of the typical vibratory behavior of the machine. The success of this approach is higher in standard rotating machinery, produced on a large scale. Large-sized hydrogenerators are low-speed vertical rotating machines, equipped with tilting-pad journal bearings and tailor-made in small quantities to fulfill the specific requirements of the power plant where they will be installed. These particularities, added to the intrinsic strategic importance of large-sized hydrogenerators, justify the necessity of a more careful analysis in the structural health monitoring of these machines. Other factors emphasize this necessity, as demonstrated by the experimental observations achieved in a set of twenty 700 MW hydrogenerators of Itaipu Power Plant, in operation for more than three decades. Several observations analyzed in this investigation indicate that the vibratory behavior of healthy hydrogenerators can undergo significant, sudden and unpredictable changes, disturbing or making it difficult to apply the usual techniques of vibration monitoring. These changes are originated mainly by variations in the operating conditions of the radial bearings, caused by external agents such as the electromagnetic field of the generator, the temperature of the river water and the hydraulic pull of the turbine. These changes may generate discrepancies between the theoretical predictions and the experimental analysis of the dynamic behavior of hydrogenerators, creating uncertainties in important parameters like bearing stiffness and damping coefficients. Even the computational models used to evaluate hydrogenerators dynamic behavior are placed under suspicion. In this context, this work develops and presents some mathematical models to assist vibration-based structural health monitoring. Among the mentioned models the following are emphasized: (a) a hydrodynamic model for determining the stiffnesses of tilting-pad journal bearings; (b) a two degrees of freedom model for the experimental estimation of these stiffnesses; and (c) a ten degrees of freedom model for the analysis of the dynamic behavior of hydrogenerators, under normal operating conditions or in the presence of the most frequent damages. The application of the developed models to the hydrogenerators of Itaipu Power Plant has presented satisfactory results, showing the correctness of the proposal. Keywords: Journal bearings. Bearings dynamic analysis. Structural health monitoring. Vibration analysis. Hydrogenerators. Itaipu Power Plant.

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Cargnelutti, Jocelaine. "Simulação do escoamento em canais com obstáculos submersos por meio do método do reticulado de Boltzmann." reponame:Repositório Institucional da UFPR, 2017. http://hdl.handle.net/1884/52790.

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Abstract:

Orientador : Prof. Dr. Eloy Kaviski
Coorientadora : Profª. Drª. Liliana Madalena Gramani
Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Métodos Numéricos em Engenharia. Defesa: Curitiba, 27/10/2017
Inclui referências
Resumo: Esta tese verifica a capacidade do método do reticulado de Boltzmann (LBM - Lattice Boltzmann Method) na simulação numérica bidimensional de trechos do canal da Piracema, construído no parque da usina hidrelétrica de Itaipu, cuja dinâmica é governada pelas equações de águas rasas. O Canal da Piracema possui grande importância para a região. Pode-se perceber os benefícios que esta obra trouxe, permitindo que diversas espécies de peixes existentes na Costa Oeste do Estado, possam transpor a barragem da usina e, assim, voltam a utilizar sua antiga rota migratória para a desova. Foram simulados um trecho do canal de iniciação e o primeiro trecho do canal de alimentação em trincheira. Estes trechos possuem chicanas submersas, cuja função é reduzir a velocidade da água. A simulação numérica foi realizada por meio do método do reticulado de Boltzmann com múltiplos tempos de relaxamento (MRT - Multiple Relaxation Time). Considerou-se como condições de contorno vazão constante na entrada do canal, altura constante na saída e nãoescorregamento nas paredes do canal. Incorporou-se ao código computacional uma técnica de simulação em grandes escalas (LES - Large Eddy Simulation) e esta permite obter resultados mais próximos do comportamento real do escoamento. Avaliou-se a estabilidade da simulação em todos os pontos da malha para cada passo de tempo e, juntamente com a propriedade da consistência do LBM, obtém-se a convergência da solução. Os resultados apresentados mostram que o modelo desenvolvido foi capaz de reproduzir as condições para a ocorrência da Piracema, ou seja, as velocidades não ultrapassaram 3m/s nas seções transversais ao longo do trecho analisado, a profundidade da água é superior a 0,8m e áreas molhadas nas seções transversais superiores a 6m2. Exceto nos primeiros pontos da entrada do canal, o erro relativo é menor do que 0,01%. Este erro atende aos requisitos de precisão da maioria dos problemas em Engenharia Hidráulica. Palavras-chaves: Simulação numérica. Método do Reticulado de Boltzmann. Equações de águas rasas. Escoamento em canal. Obstáculos submersos.
Abstract: This thesis looks at the capacity of the Lattice Boltzmann Method (LBM) to perform the numerical simulation of stretches of the Piracema canal, built in the Itaipu hydropower plant park. Its dynamic is governed by shallow water equations. The Piracema canal is very important for the region. It is possible to note the benefits of this work, enabling various species of fishes in the West Coast of the state to pass the plant dam, and thus return to their old spawning migration route. An excerpt of the initiation channel and the first stretch of the feed channel were simulated. These stretches have submerged chicanes to reduce water velocity. Numerical simulation was peformed using the Lattice Boltzmann method with multiple relaxation times (MRT). Boundary conditions considered were constant flow at the entry to the channel, constant height at the exit, and non-slipping of the channel walls. A large scale simulation technique (LES) was incorporated to the computer code, and this allows obtaining results that are closer to the real flow behavior. Simulation stability was evaluated at all points of the mesh for each time step and together with the property of LBM consistency, solution convergence is obtained. The results show that the model developed managed to reproduce the conditions for the occurrence of Piracema, ie., the velocities did not surpass 3m/s in the cross-sections along the stretch analyzed, the water depth is greater than 0,8 m and wetted areas in the cross-sections are greater than 6m2. Except for the initial points at the entry to the channel, the relative error is less than 0,01% . This error fulfills the requirements for precision of most problems in Hydraulic Engineering. Key-words: Numerical simulation. Lattice Boltzmann method. Shallow water equations. Open-channel flow. Submerged obstacles.

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Lins, Netto Armando. "Efeito de orientação da malha no deslocamento miscivel em meios porosos com geometria padrão cinco-poços." [s.n.], 1993. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/263237.

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Abstract:

Orientador: Jose Ricardo Figueiredo
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica
Made available in DSpace on 2018-07-19T16:26:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LinsNetto_Armando_M.pdf: 3013806 bytes, checksum: a9bc7322c2e097035b54ccd42ffd39c5 (MD5) Previous issue date: 1993
Resumo: O trabalho faz a comparação entre os esquemas central e exponencial em diferenças finitas, volumes finitos e exponencial rotacional em diferenças finitas para a simulação da equação de transporte convectivo-difusivo para altos valores do número de Pedet, investigando-se a dependência da solução com o posicionamento da malha numérica em relação ao escoamento. Resolveu-se o deslocamento miscível de um traçador em meios porosos em estruturas exploratórias de. petróleo com geometria padrão cinco-poços. Os resultados mostram que o efeito de orientação da malha é mais dependente do método, diferenças ou volumes finitos, do que da curva interpolante propriamente dita. Os esquemas em volumes finitos mostraram grande vantagem em relação aos esquemas em diferenças finitas neste problema
Abstract: This work compares some schemes for convective-difusive transport equation with high Pedet values, solving the transport equation for miscible displacement in a five-spot grid. The role of the num eri cal grid orientation is investigated, showing that the discretization of the equation with control volume procedure achieves better results than with finite difference procedure, in this situation
Mestrado
Mestre em Engenharia Mecânica

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Galina, Vanderlei. "Simulação do escoamento em bacias hidrográficas utilizando o método do reticulado de Boltzmann." reponame:Repositório Institucional da UFPR, 2017. http://hdl.handle.net/1884/53524.

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Abstract:

Orientador : Prof. Dr. Eloy Kaviski
Coorientadores : Profª. Drª. Liliana Madalena Gramani e Prof. Dr. Adilandri Mércio Lobeiro
Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Métodos Numéricos em Engenharia. Defesa: Curitiba, 01/12/2017
Inclui referências : f. 129-135
Resumo: Nesta tese desenvolve-se um esquema de simulação numérica unidimensional do escoamento super?cial em bacias hidrográ?cas, por meio do método do reticulado de Boltzmann (LBM) com operador de colisão BGK (Bhatnagar, Gross e Krook). O LBM recupera as equações do modelo onda cinemática sem realizar a discretização das equações macroscópicas utilizando uma descrição simpli?cada modelada pela teoria cinética dos gases. Para isto, desenvolveu-se um modelo computacional onde, de acordo com a heterogeneidade, a bacia hidrográ?ca pode ser subdividida em uma ou várias sub-bacias, em que cada sub-bacia possui uma forma em "V" segmentada em dois planos laterais e um canal principal. A simulação considera a precipitação efetiva que escoa sobre a bacia hidrográ?ca por unidade de largura na saída de cada um dos planos que representam a superfície da bacia. Em cada sub-bacia, a água que escoa dos planos entra no canal sob a forma de contribuição lateral. Na saída de cada sub-bacia, obtém-se um hidrograma, que será utilizado para ajustar as condições de contorno na junção de dois segmentos de canal. Quando o escoamento super?cial em todas as sub-bacias for totalmente processado, tem-se o hidrograma total, o qual fornece a variação da vazão em relação ao tempo correspondente a resposta da bacia hidrográ?ca a precipitação efetiva no evento simulado. São utilizadas duas funções de distribuição de equilíbrio desenvolvidas por meio da expansão de Chapman-Enskog, uma adequada para o escoamento na superfície da bacia e outra para o canal principal, visando obter as variáveis de interesse em cada caso. Várias simulações foram realizadas em escoamentos governados pelas equações de águas rasas com reticulado D2Q9, e escoamentos descritos pelo modelo onda cinemática com os reticulados D1Q3 e D1Q5. Os resultados numéricos foram comparados com o modelo hidrológico KINEROS2 e com dados medidos em campo, e demonstram que o LBM é e?ciente na simulação de escoamentos em bacias hidrográ?cas. Palavras-chaves: Método do reticulado de Boltzmann. Escoamento em bacias hidrográ- ?cas. Escoamento super?cial. Modelo onda cinemática.
Abstract: In this thesis, a one-dimensional numerical simulation scheme of the surface runo? in river basins was developed by means of the lattice Boltzmann method (LBM) with the BGK collision operator (Bhatnagar, Gross e Krook). The LBM can recover the equations of the kinematic wave model without performing the discretization of the macroscopic equations using a simpli?ed description modeled by the kinetic theory of gases. A computational model was developed for this purpose, in which, according to heterogeneity, the river basins can be subdivided into one or several sub-basins, in which each sub-basin is "V" shaped and segmented into two lateral planes and a main channel. The simulation considers the e?ective precipitation that ?ows over the river basin per unit of width at the exit from each of the planes that represent the basin surface. In each sub-basin the water that ?ows from the planes enters the channel in the form of a lateral contribution. At the exit of each sub-basin there is a hydrograph that will be used to adjust the boundary conditions at the junction of two channel segments. When the surface runo? in all sub-basins is fully processed, there is a total hydrograph, which supplies the variation of ?ow in relation to the time corresponding to the response of the river basin to e?ective precipitation in the simulated event. Two equilibrium distribution functions developed by means of the Chapman Enskog expansion were used, one appropriate for surface runo? in the basin, and the other for the main channel, aiming to obtain the variable of interest in each case. Several simulations were carried out in ?ows governed by the shallow water equations with D2Q9 lattice, and the ?ows described by the kinematic wave model with the D1Q3 and D1Q5 lattices. The numerical results were compared with the KINEROS2 hydrological model and with data measured in the ?eld, and demonstrate that the LBM is e?cient in the simulation of ?ows in watersheds. Key-words: Lattice Boltzmann method. Runo? in watersheds. Overland ?ow. Kinematic wave model.

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Suárez, Julián Moises Sejje. "Modelagem de fenômenos termopiezoelétricos : análise assintótica e simulação numérica." Laboratório Nacional de Computação Científica, 2011. http://www.lncc.br/tdmc/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=217.

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Abstract:

O presente trabalho tem como principal objetivo o estudo do fenomeno termopiezoeletrico. Um assunto importante é saber sob que condições a energia total do sistema termopiezoelétrico possui decaimento exponencial. Neste sentido, mostramos que o sistema termopiezoeléetrico linear possui decaimento exponencial se a região considerada satisfaz uma condição geométrica e uma desigualdade de observabilidade. Inicialmente apresentamos o problema que é estudado com as respectivas hipóteses e a condição geométrica que o domínio do problema deve satisfazer. Em seguida, utilizando uma técnica de desacoplamento nosso problema é desacoplado em dois problemas, um problema de piezoeletricidade com termo dissipativo e outro de condução de calor com termo de fonte. Assim, mostrando que a diferença dos semigrupos do sistema termopiezoelétrico acoplado e desacoplado respectivamente é compacta podemos provar que se o domínio do problema satisfaz a condição geométrica, e portanto, a propriedade do decaimento uniforme exponencial vale se e somente se é satisfeita uma desigualdade de observabilidade envolvendo os dados iniciais do problema. A segunda parte do trabalho tem como objetivo a obtenção de modelos de placas piezoelétricas com efeitos térmicos, mas especificamente a obtenção de um modelo bi-dimensional a partir do modelo tridimensional do sistema tervii mopiezoelétrico que preserve as características físicas do problema tridimensional para os casos estacionário e dinâmico. Cabe ressaltar que nem sempre as propriedades físicas de um problema são preservadas ao obter um modelo bi-dimensional a partir de um modelo tridimensional. Neste sentido, a obtenção do modelo bidimensional a partir do modelo tridimensional do sistema termopiezoelétrico é feita usando a analise assintótica. Inicialmente, fazemos uma descrição do domínio no qual trabalhamos, seguidamente, damos uma descrição matemática do problema da termopiezoeletricidade linear estática e dinâmica apresentando as hipóteses que são utilizadas para obter a formulação variacional de nosso problema em um domínio independente da espessura da placa o qual nos permita preservar as propriedades do problema em questão. Na seqüência, usamos a análise assintótica para obter o problema limite quando a espessura da placa tende para zero. Feito isso, apresentamos o modelo bi-dimensional da termopiezoeletricidade o qual preserva as propriedades físicas de nosso problema tanto no caso estático como no dinâmico. Finalmente, usando o método de elementos finitos apresentamos simulações numéricas para o caso estacionário de nosso problema.

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Sato, André Issao [UNESP]. "Análise numérica de um coletor solar de tubo evacuado." Universidade Estadual Paulista (UNESP), 2012. http://hdl.handle.net/11449/91716.

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Abstract:

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:25:27Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-12-19Bitstream added on 2014-06-13T18:26:32Z : No. of bitstreams: 1 sato_ai_me_bauru.pdf: 1188425 bytes, checksum: a339b70a2f5c112ab87f327dbf976662 (MD5)
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
A utilização de coletores solares - seja para aquecimento de água, produção de energia elétrica, calefação de ambientes ou ainda alimentando sistemas de refrigeração - apresenta uma forte tendência de expansão. As principais razões para isto são que fontes de energias renováveis possuem baixo impacto ambiental além do fato que estes sistemas estão se tornando financeiramente acessíveis. A pesquisa científica neste campo tem acompanhado tal expansão e o coletor solar com tubos evacuados destaca-se como um importante foco de estudos. Projetos deste tipo caracterizam-se pelo seu peculiar processo de fabricação e a sua reduzida perda térmica para o ambiente, aumentando a sua eficiência, principalmente nas regiões frias. Quanto à análise dos fenômenos físicos presentes na operação deste equipamento, devem ser considerados os conceitos inerentes a todos os coletores, como: os mecanismos de captação de radiação solar, convecção natural, condução e os perfis de velocidades e temperaturas ao longo dos sistema. Com isto, diversos estudos foram publicados para obter a representação da estratificação do fluido no interior dos tubos e do reservatório, assim como para a modelagem analítica do problema de fluxo de calor. Este trabalho propõe o estudo de aquecedores solares com tubos evacuados, suas características de operação e parâmetros operacionais. Para o desenvolvimento desta pesquisa, utilizou-se uma ferramenta computacional auxiliar - neste caso, um software para fluidodinâmica computacional (na sigla em inglês, CFD)
The solar collectors usage - whether for water heating, electricity production, ambient heating or associated as heat source in cooling systems - has a strong expansion in studies and investments. The man reasons for this are that renewable energy sources have low environmental impact and the fact that these systems are becoming economic reliable. Researches in this field followed such expansion and the evacuated tube solar collector system stands as an important study focus. Such designs are characterized by their peculiar manufacturing process and its reduced heat loss to the ambient, which increases its thermal efficiency (especially in cold regions). The physical phenomena presented in the operation of this equipment is usually analyzed considering the concepts inherent to all collectos, such as concepts coupled to solar radiation receiving, natural convention heat transfer, conduction through glass thickness, and velocity and temperature profiles in the system. Numerous studies were published to represented the fluid stratification inside the tubes and the storage tank, as well as the analytical modeling of the fluid thermal problem. The objectives of this paper were the study of a solar heater with evacuated tube, regarding the operating characteristics and operational parameters. For this reason, a computational fluidynamics (CFD) was used

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Cicigliano, Emerson Carlos dos Santos [UNESP]. "Análise numérica do escoamento de fluido em tubos elásticos." Universidade Estadual Paulista (UNESP), 2010. http://hdl.handle.net/11449/94514.

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Abstract:

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:13Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-02-26Bitstream added on 2014-06-13T19:14:28Z : No. of bitstreams: 1 cicigliano_ecs_me_ilha.pdf: 2408732 bytes, checksum: 0af63a8f55dcecc2b890effc02c98e0e (MD5)
O presente trabalho propõe-se a modelar, analisar, e comparar os efeitos do escoamento de um fluido dentro de um tubo elástico. Esses efeitos, por sua vez, serão ocasionados por uma variação de pressão nesse fluido. Para tanto, através das propriedades físicas e mecânicas do tubo e do fluido, foi calculado o deslocamento da parede do tubo, vazão e velocidade do fluido. Essa modelagem tem como intenção comparar numericamente um arranjo que visa simular uma pulsação com características próximas as do coração humano. Através da construção de duas geometrias cilíndricas que representam domínios distintos (estrutura e fluido) que foram acoplados em sua interface, foi possível fazer um estudo da interação fluido-estrutura (FSI) utilizando o software comercial ANSYS, obtendo assim um estudo tri-dimensional do problema. Os resultados mostraram que o deslocamento da interface fluido-estrutura ocorreu simultaneamente, confirmando, portanto, a correta aplicação do comando FSIN. O fluido é considerado incompressível e Newtoniano e é governado pelas equações de Navier-Stokes. As paredes da estrutura são modeladas a partir da Lei de Hooke. Por fim, uma solução numérica é desenvolvida utilizando o Método dos Elementos Finitos
This project proposes to model, analyze and compare the effects of fluid flow inside an elastic tube. These effects, in turn, will be caused by a variation of pressure in this fluid. Therefore, through the physical and mechanical properties of the tube and fluid was calculated the displacement of the tube wall, flow and velocity of the fluid. The Modeling intends to compare numerically an arrangement that aims to simulate a heartbeat with characteristics similar to the human heart. Through of building two cylindrical geometries representing different domains (structure and fluid) that were engaged in its interface, it was possible to study the fluid-structure interaction (FSI) using the commercial software ANSYS, thereby obtaining a three-dimensional study. The results showed that the displacement of the interface fluid-structure occurred simultaneously, thereby confirming the correct application of the command FSIN. The fluid is considered incompressible and Newtonian and is governed by the Navier-Stokes equations. The walls of the structure are modeled from the Hooke's Law. Finally, a numerical solution is developed using the Finite Element Method

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Pereira, Margot Fabiana. "Análise experimental e numérica de pilares mistos parcialmente revestidos." Universidade de São Paulo, 2014. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18134/tde-20032014-090621/.

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Abstract:

O pilar misto parcialmente revestido é fruto da associação de um perfil metálico e concreto trabalhando em conjunto. Nestes pilares o perfil metálico, normalmente perfil I ou H, não é totalmente envolvido por concreto, sendo apenas a região entre as mesas preenchida. No Brasil, a utilização de pilares mistos parcialmente revestidos é ainda incipiente. Contudo a introdução do dimensionamento de elementos mistos na ABNT NBR 8800:2008 e as vantagens construtivas inerentes aos elementos mistos tem viabilizado a utilização destes elementos em obras pelo país afora, especialmente naquelas de grande porte. Neste contexto, o objetivo principal do trabalho é analisar o comportamento estrutural destes pilares e avaliar a possibilidade de substituição das armaduras tradicionais compostas por vergalhões por alternativas como telas de aço soldadas ou adição de fibras de aço ao concreto (taxa de 1,5% de fibras de 25 mm de comprimento). Para isto, foram feitos ensaios experimentais de cinco modelos físicos de pilares mistos parcialmente revestidos solicitados por compressão centrada e de um modelo solicitado por compressão excêntrica. Os resultados demonstraram-se promissores no que tange à substituição da armadura, mesmo para a situação com excentricidade na força aplicada. Em complemento, foi desenvolvida uma simulação numérica dos modelos físicos ensaiados utilizando o pacote computacional DIANA®, fundamentado no método dos elementos finitos, com o pré e pós-processador FX+. Apesar da hipótese simplificadora de aderência perfeita entre o aço e o concreto, o modelo numérico representou adequadamente o comportamento dos pilares mistos.
Partially encased composite columns are the result of the association of a steel profile and concrete filling working together. The most commonly used steel profiles have I or H cross sections not completely covered by concrete, with filling only in the region between flanges. In Brazil, the use of partially encased composite columns is still incipient. However, the introduction of design procedures for these columns in Brazilian Code ABNT - NBR 8800:2008 and also their inherent constructive advantages have enabled the use of these elements in buildings across the country, especially for large constructions. In this context, the main objective of this work is to analyze the structural behavior of these columns and evaluate the possibility of replacing the traditional reinforcement using steel rebar for alternatives such as welded steel meshes or steel fibers added to the concrete (rate of 1.5% and 25 mm long). To achieve these goals, experimental tests on five models of partially encased composite columns submitted to axial loading and one model subjected to eccentric loading were performed. The results proved to be promising in terms of replacing the traditional reinforcement, even for the situation with eccentricity of the applied force. In addition, a numerical modeling of the studied columns was developed, using finite element based software DIANA® with FX +. Despite simplifying assumptions of perfect bond between steel and concrete, the numerical model adequately represented the behavior of the columns.

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Dias, Ricardo Henrique. "Análise numérica de pavimentos de edifícios em lajes nervuradas." Universidade de São Paulo, 2003. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18134/tde-23032016-094435/.

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Abstract:

Este trabalho verifica, por meio de análises numérico-paramétricas de lajes nervuradas, o quanto a desconsideração (ou a consideração de maneira simplificada) da excentricidade existente entre os eixos das nervuras e o plano médio da capa influencia nos resultados de deslocamentos e esforços atuantes nas peças que compõem estes sistemas. Foram apresentados os conceitos teóricos relativos à cada modelo de cálculo permitido pelas normas técnicas, e foram realizadas análises considerando variações nos seguintes parâmetros: relação entre a altura da capa e a altura total da laje nervurada; relação entre a distância entre os eixos das nervuras e a distância entre os pontos de apoio, e espaçamento entre os eixos das nervuras. Os diferentes modelos mecânicos foram analisados utilizando o método dos elementos finitos, por meio do programa computacional ANSYS 5.5, considerando-se um comportamento elástico-linear para o material concreto armado. Foram relacionados aspectos importantes a serem observados na escolha do modelo adequado, de acordo com os parâmetros analisados, para serem aplicados nos escritórios de cálculo. Verificou-se a necessidade da consideração da excentricidade, seja por modelo realista, ou por modelos simplificados, para a obtenção de resultados numéricos mais próximos do comportamento da estrutura real.
This work verifies, through parametric-numerical analysis of slabs stiffened with ribs, how much the disregard (or regard in a simplified way) of the existent eccentricity between the axis of the ribs and the medium plan of the plate influences on the results of displacements and acting efforts over the parts wich make the system. The theorical concepts related to each model of calculation allowed through technical codes have been presented, and, analysis have been made considering variations in the following parameters: relation between plate height and total height of the waffle slab; relation of distance between the axis of the ribs and the distance between the supporting points, and the gap between the axis of the ribs. Different mechanical models have been analysed using the finite element analysis, through the computer program ANSYS 5.5, considering an elastic-linear behaviour for the reinforced concrete material. Important aspects have been disclosed and should be carefully looked into for an adequate model choice, according to the analysed parameters to be applied in the design\'s offices. The need for eccentricity consideration has been verified, be it by using a realistic model or by simplified models, for close numerical results gathering of the real structural behaviour.

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Clementino, Marcel Araujo. "Análise numérica e experimental de geradores piezelétricos de energia." Universidade Estadual do Oeste do Parana, 2013. http://tede.unioeste.br:8080/tede/handle/tede/1089.

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Abstract:

Made available in DSpace on 2017-07-10T17:11:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissert Final Marcel Araujo.pdf: 10392408 bytes, checksum: 3344b21a2f98d64347dd0aea895a4444 (MD5) Previous issue date: 2013-03-01
The use of piezoelectric devices to harvest vibration energy has found applications in several areas, especially in structural health monitoring, either to recharge batteries or to directly feed sensors and also electronic devices. In general, the practical use of the energy converted by these devices requires, ﬁrst, converting the alternating current (AC) produced to direct current (DC). This is normally done by using rectiﬁer circuits. However, modeling the harvesting system, usually a PZT sensor bonded on a cantilever micro-beam and coupled to a rectiﬁer circuit, using the same software package is pointed out by some authors as a drawback to overcome, due to its multidisciplinary requirements, involving topics of both mechanical and electrical engineering. In this sense, the main goal of this dissertation is to describe a comprehensive and simple modeling strategy, which considers a single computational platform and, simultaneously, account for both the electromechanical model of a clamped piezoelectric beam and the practical energy harvesting circuit, seeking ways to facilitate the analysis and design of energy harvesting systems. Numerical simulations and experimental tests are performed to illustrate the proposed approach, considering a full-wave diode bridge as the non-controlled rectiﬁer circuit and a resistive load, which are directly connected to the cantilevered piezoelectric beam. Additionally, experimental tests carried out with a commercial harvesting system are presented, aiming to characterize and compare its performance with a full-wave diode bridge and a resistive circuit, both developed by the author. A single degree of freedom model of this system is also presented. The results showed that the model is suitable to perform simulations of systemshaving the characteristics described in this dissertation and conﬁrmed the need of using active circuits to better use the produced energy.
A utilização de dispositivos piezelétricos para reaproveitamento de energia vibratória tem en- contrado aplicações em várias áreas, sobretudo em monitoramento de integridade estrutural, seja para recarregar baterias ou alimentar diretamente sensores e outros dispositivos eletrôni- cos. Em geral, o uso prático da energia convertida por estes transdutores requer, primeiramente, a transformação da corrente alternada (CA) produzida em corrente contínua (CC). Isto é fre- quentemente obtido por meio da utilização de circuitos retiﬁcadores. Entretanto, utilizar o mesmo pacote de software para modelar sistemas de energy harvesting, geralmente compostos por um sensor piezelétrico acoplado em uma microviga e conectados a um circuito retiﬁcador, é apontado por alguns autores como um grande desaﬁo a ser superado, pois necessita de requisi- tos multidisciplinares que incluem tópicos de engenharia elétrica e mecânica. Neste sentido, o principal objetivo deste trabalho é apresentar uma estratégia de modelagem simples, que utilize apenas uma plataforma computacional e considere, simultaneamente, os modelos de uma viga piezelétrica e um circuito prático de extração/armazenamento de energia, buscando meios de facilitar a análise e o projeto de sistemas de energy harvesting. Simulações numéricas e testes experimentais são realizados para ilustrar a abordagem proposta, considerando um circuito retiﬁcador de onda completa e uma carga resistiva conectados diretamente a uma viga piezelétrica sob condição engastada-livre. Além disso, são apresentados testes experimentais realizados com um sistema comercial de energy harvesting visando caracterizar e comparar seu desempenho frente aos circuitos retiﬁcadores de onda completa e resistivo, ambos confeccionados pelo autor. Um modelo de um grau de liberdade deste sistema também é apresentado. Os resultados mostraram que o modelo é adequado para realizar simulações de sistemas que possuam as características descritas neste trabalho e comprovaram a necessidade de se utilizar um circuito ativo para se ter um melhor reaproveitamento da energia gerada.

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Santos, Flávia Milo dos. "Análise numérica da transferência de calor em dissipadores aletados." Instituto Tecnológico de Aeronáutica, 2009. http://www.bd.bibl.ita.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=785.

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Abstract:

Em sistemas de resfriamento de componentes eletrônicos um dos meios mais utilizados é o dissipador de calor aletado resfriado a ar, devido ao baixo custo, alta confiabilidade e eficiência. A diminuição na capacidade de dissipar calor devido à redução na área de troca de calor é uma das restrições no processo evolutivo de componentes eletrônicos compactos. Por esta razão, pesquisas vêm sendo realizadas com a finalidade de melhorar a efetividade dos dissipadores aumentando a transferência de calor. O objetivo do presente trabalho é analisar a transferência de calor conjugada (condução e convecção) em dissipadores aletados com jato de ar impingente turbulento e, desta forma, verificar a influência da altura das aletas, do número de Reynolds e da potência de bombeamento no desempenho térmico dos dissipadores. Para tanto, duas configurações geométricas, baseadas em trabalhos experimentais, são usadas: aletas em forma de placas (seção transversal retangular) e pinos (seção transversal quadrada). As equações do modelo matemático (continuidade, quantidade de movimento, energia e modelo de turbulência k-e) são resolvidas numericamente empregando o método de volumes finitos e uma aproximação segregada para acoplamento pressão-velocidade. Um estudo de refinamento de malha não-uniforme (tetraédrica e poliédrica) é empregado para garantir independência da malha nos resultados. Para validação do procedimento numérico foram utilizados dados experimentais. Os resultados mostram que os valores numéricos da resistência térmica do dissipador diminuem com o aumento da altura das aletas, do número de Reynolds e da potência de bombeamento. Isto ocasiona a redução da temperatura média da superfície de aquecimento do dissipador. Entretanto, o aumento excessivo da altura das aletas, da potência de bombeamento e do número de Reynolds não proporciona grandes melhorias no desempenho térmico.

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Dissertations / Theses on the topic 'Análise numérica'

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